소결(SINTERING)

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소결(SINTERING)에 대한 보고서 자료입니다.

본문내용

leton)을 적실 경우
1) 입자 재배열(1단계) ->모세관련(2단계) <힘의 안정화>
2) 용해.재석출
->입자 모양 변형에 의해 기공 소멸
3) 입자 성장
->평균 입자 크기 및 기공 크기는 연속적 증가.
3) 고상소결 (solid phase sintering)
고상소결에서는 확산을 통한 물질이동이 일어난다. 확산은 표면이나 입계면 혹은 재료 자체를 통한 원자나 공공(vacancy)의 이동에 의해 이루어진다. 기상 이동에서처럼 표면 확산은 수축을 일으키지 않는 반면 입계면이나 격자 전위를 통한 체적 확산은 수축을 일으킨다. 고산소결의 구동력은 입자들의 자유 표면과 접촉점 사이의 자유 에너지 또는 화학적 전위의 차이로 나타난다. 수학적인 모델은 실험 결과와 비교하고, 소결 속도와 연관지어 유도된다.
예를 들어, Kingery등은 두 입자의 접촉면에서 네크(neck)영역으로 체적 확산에 의한 물질이동 기구를 다음과 같은 식으로 유도하였다.
△L / L= (20γ a D / 2kT ) r t
여기서 △L / L는 선수축률(소결속도와 동일)을 나타내고, γ은 표면에너지, a은 확산공공의 원자 부피, D는 자체 확산 계수, k는 Boltzmsnn 상수, T는 온도, r은 입자 반경(초기 분말과 동일한 크기의 구조 가정), t는 시간을 나타낸다. 소결의 체적 확산을 나타내는 다른 식들도 이와 유사하다. 각각의 경우에 있어서 수축 속도는 소결온도가 증가하고 초기입자 반경이 작아짐에 따라 증가하며, 시간에 따라 감소한다.
4) 고온가압소결 (hot pressing)
가압소결의 단계
제1단계-시편을 성형할 때와 비슷한 단계, 치밀화는 In P에 비례해서 증가, 분말특성에 따라 약 70%TD까지의 치밀화가 일어날 수 있다. 입자파괴는 1㎛이상의 입자에서만 일어나는 것이 일반적임
제2단계-입계 슬라이딩에 의한 입자의 재배열 단계로써, 치밀화는 압력이 높을수록, 입자크기가 작을수록 증가한다,
제3단계-각 입자간의 접촉점에서의 높은 접촉응력에 의해 전위이동에 의한 소성유동 단계, 수분내에 완료, 약85%TD까지의 치밀화 가능
제4단계-응력하에서의 확산에 의한 소결단계, 이론밀도까지의 치밀화가 일어남
5) 반응소결 (reaction sintering)
반응에 의한 높은 소결 구동력으로 소결온도가 비교적 낮고 소결시간이 아주 짧다.
반응에 의해 보통의 소결방법에서는 얻을수가 없는 독특한 미세구조를 얻을 수있다.
반응전의 분말크기보다 더 작은 결정립으로 된 미세구조를 얻을 수 있다.
반응에 의해 생성된 물질의 밀도가 상대적으로 낮은 경우에 격자성장에 의한 치밀화
가 가능하다.
4.소결 첨가제의 역할
이론적으로 첨가제의 첨가는 소결을 촉진시키지 못한다.
그러나 실제 소결에서는 미량의 첨가제도 소결상을 증대시키는 경우가
많은데 이는 주로 표면에서 액상의 존재에 의해 소결이 촉진되기 때문.
1) 고체입자의 재정열이 쉬워진다.
2) 액상을통한 물질확산이 빨라진다.
3) 모세관역에 의해 고체 입자들의 최적충전(optimum compaction)이 가속화

키워드

소결,   SINTERING,   분말공정