금속 분말야금(구리분말의 압축성형 및 성형체의 소결)

소개글

금속 분말야금(구리분말의 압축성형 및 성형체의 소결)에 대한 보고서 자료입니다.

목차

1.서론
가.실험목적
나.실험개요
(1)분말야금
(2)소결
(3)sem
(4)xrd
2.본론
가.실험방법
나.실험결과
3.결론
가.고찰
나.참고문헌

본문내용

의 특징
· 시료에 대한 제한이 적고, 시료를 파괴함이 없이 측정가능하고 측정시간 은 수 십분 정도이다. 시료는 금속, 합금, 무기화합물, 암석광물, 유기화합 물, 폴리머, 생체재료 등 무엇이든 가능하고, 결정질 및 비정질재료 모두 측정가능하고, 분말시료든지 판상, 액 체, 리본, thin film시편에 대해서도 측정 가능하다.
· 물질의 정성분석 가능. 물질의 결정구조와 화합형태가 다르면 회절패턴의 형태가 변화한다. 따라서 표준물질의 데이터 파일과 대조해서(JCPDS card이용) 물질을 구별할 수 있다.
· 격자상수를 정밀하게 구함. 결정의 면각격 d (Å)를 정확히 측정하는 일이 가능하고 구조를 미리 알고 있으면 격자상수를 정밀하게 구할 수 있다.
· 미소결정의 크기를 구할 수 있다. 회절선의 폭을 측정해서 평균 입자크기가 50-200 Å 인 미소 결정의 크기를 구할 수 있다.
· 결정성의 좋고 나쁨을 조사할 수 있다. 비결정성 재료는 무정형의 회절패턴을 나타낸다.
· 결정의 배향성을 조사할 수 있다.
· 결정 내부의 변형을 측정할 수 있다.
이 외에도 여러 가지 장점과 단점이 존재한다.
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2. 본 론
가. 실험방법
(1) 압축성형
① CIP(Cold Isostatic Press)
: 정수압프레스의 몰드가 없는 관계로 프레스를 이용해 1t미만으로 가성형 후 튜브에 넣고 정수압 프레스를 이용해 가성형된 시료를 1.5t 압축 성형 후 밀도 확인
② Press
: 프레스를 이용해 1.5t으로 압축성형 후 밀도 확인
(2) Sintering
: 400℃에서 1시간 소결 후 CIP와 Press 각각 성형체의 밀도 확인
(3) SEM 및 XRD 분석
① 압축 성형한 시료를 0.5×0.5×0.5cm 크기로 자른 후 분석이 용이 하게 sandpaper로 표면을 연마
② SEM 장비를 이용해 형상 관찰
③ XRD 장비를 이용해 압축 시료 표면의 성분 분석
나. 실험결과
Table. 1. 압축 성형체의 밀도
높이 (mm)
지름(mm)
무게 (g)
밀도 ()
Press 성형체
10.5
15.06
10.01
5.35
CIP 성형체
11.88
14.59
10
5.04
(1) 압축 성형체의 밀도
(2) 소결 후 성형체의 밀도
Table. 2. 400℃에서 1시간 소결 후 성형체의 밀도
높이 (mm)
지름(mm)
무게 (g)
밀도 ()
Press 성형체
10.7
15.05
10.41
5.47
CIP 성형체
12.54
15.03
10.20
4.58
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(3) 소결 전 후 성형체의 밀도 비교
Table. 3. 압축 성형체의 소결 전과 후의 밀도 비교
밀도 ()
밀도 ()
Press 성형체
5.35
소결 Press 성형체
5.47
CIP 성형체
5.04
소결 CIP 성형체
4.58
(4) Cu분말 압축 성형체의 SEM 형상 분석
Fig. 2.1. CIP로 1.5t 압축 성형 후 400℃에서 1시간 소결 후의 표면을 보여준다.
Fig. 2.2. Press로 1.5t 압축 성형 후 400℃에서 1시간 소결 후의 표면을 보여준다.
소결 시 나타나는 Neck현상을 확인 할 수 있으나 소결 시간이 짧아 Pore가 상당히 많이 남아 있다.
CIP 압축 성형에 비해 Neck의 형성이 좀 더 많이 이루어져 있으며, 같은 시간으로 소결 하였으나 Pore의 존재가 CIP 압축 성형체 보다 적다.
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이 같은 이유는 CIP 장비에 있어야 할 몰드가 없어서 가성형을 하고 규격 된 몰드가 아닌 일반 고무 튜브에 고정도 되지 않아서 눈으로 볼 수 있을 만큼 기공이 차지하는 공간이 차이가 나는 것으로 보이고 CIP 장비를 이용한 압축성형이 Press 압축성형보다 같은 힘으로 압축을 하였음에도 압축이 덜 되었음을 알 수 있다.
(5) 소결 후 압축 성형체의 표면 성분 분석
Fig. 2.3. 압축 성형 후 400℃에서 1시간 소결 후 각 샘플의 성분 분석. (a) CIP, (b) Press, (c) Cu powder
CIP로 압축 성형한 샘플이나 Press로 압축 성형한 샘플 모두에게서 산화구리 성분이 분석 되었다. 이는 소결과정에서 생긴 산소의 흡착에 의한 구리의 산화로 분석된다.
구리 분말의 성분분석 Peak와 비교해 보면 같은 면 지수 (111), (200), (220) 면의 구리성분이 분석이 되었고, 성형체와 구리 분말의 Intensity 값이 차이가 많이 나는 것은 순수한 구리 분말이 결정성이 높기 때문으로 보여 진다.
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3. 결 론
가. 고 찰
이 전에 실험한 구리 분말의 입도 분석과 연계해서 실험하고 생각해야할 실험이었다.
압축성형체의 밀도 보다 소결 압축성형체의 밀도가 높아져야 하는데 CIP 압축성형체의 경우 오히려 밀도가 낮아 졌는데, 이 것은 압축 후 소결 과정에서나 이동 중 압축 성형체가 어딘가에 부딪혔거나 소결 과정 중 열팽창 등과 같은 이유 때문에 소결 후 전기로에서 꺼낸 성형체에 높이 1mm, 길이 1cm정도의 크랙이 생겨 있었는데 이 때문에 CIP 압축성형체의 밀도가 소결 후 높아지지 않고 오히려 낮아 진 것으로 보인다.
SEM 사진에서 보이는 Press 압축 성형체와 CIP 압축 성형체의 기공의 차이도 위와 같은 이유 때문에 차이가 날 수도 있다고 생각되었다.
소결과정에서 생긴 크랙 때문에 정확한 실험값이 나오지 않아 아쉬웠고, 경도도 측정하여 비교 할 수 있었다면 더 좋았을 것인데 하지 못해서 많은 아쉬움이 남는 실험이었다.
나. 참고문헌
(1) 분말 야금의 기초, 이원식, 기전연구사, p13~14, p132~135
(2) http://blog.naver.com/toft_?Redirect=Log&logNo=140094927187
(3) http://www.substech.com/dokuwiki/doku.php?id=sintering_of_ceramics&s=sintering
(4) http://www.raonoptics.co.kr ; CUSTOMER(자료실) ; 전자현미경(SEM)의 이해
(5) http://www.htskorea.com/tech/xray/xrd.pdf
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금속 소재 설계 및 실험 Ⅲ
분말의 압축성형 및 성형체의 소결 실험
신 소 재 공 학 과
0516034 장상우

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분말야금,   cu분말야금,   소결,   압축성형 및 소결