재료공학실험 | 세라믹 수축률 측정

 

 

 

TIP

 

 

세라믹 재료의 소결 전, 후의 dimension을 측정함으로써, 소결 거동을 살펴보고 세라믹 부품 또는 제품을 제조할 경우 최종제품의 크기를 결정할 수 있도록 한다.

 

 

 

소결(Sintering)

금속이나 세라믹 재료가 기공을 포함하고 있는 물질의 기공 안으로 이동하도록 녹는점 아래에서 열처리하는 것을 말하며, 분말체(粉末體)를 적당한 형상으로 성형한 것을 가열하여 서로 단단히 밀착하여 고결(固結)하는 현상을 소결이라 한다.

 

일반적인 고층진체의 소결 공정에서는 고체 상태의 분말을 성형체 속에 넣고 프레스로 적당히 눌러 단단하게 만든 다음 그 물질의 녹는점에 가까운 온도로 가열했을 때 가루가 서로 접한 면에서 접합이 이루어지거나 일부가 증착(蒸着)하여 서로 연결되어 한 덩어리로 된다. 다공성 제품 혹은 물질의 경우 기공을 형성할 수 있는 물질을 함께 넣어서 기공을 형성하고 고체 상태의 분말은 서로 접한 면에서 접합이 이루어지도록 한다.

 

이와 같은 방법으로 금속제품을 만드는데, 원래 녹는점이 높아서 녹이기 어려운 텅스텐에 처음 사용되었다. 적당히 구멍이 있는 고체를 만들거나, 녹였을 때 혼합되지 않는 두 물질의 복합재료(예를 들면 금속과 세라믹스)를 만드는 데 사용된다.

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실험 방법

1. 실험 과정

1) YSZ와 ScSZ 파우더를 1.5g 씩 재어 놓는다.

 

2) 준비된 파우더를 4ton으로 60초 Press한다.

 

3) Pellet의 dimension을 측정한 후 기록한다.

 

4) Pellet을 Measure Ring과 함께 Zirconia Plate 위에 배치한다.

 

5) Zirconia Plate를 Tube Furnace에 넣고, Air 분위기에서 1300℃ 5시간 열처리를 한다.

 

6) 열처리가 끝난 후 Measuring의 수축률을 통하여 각 위치의 온도를 알아낸다.

 

7) Pellet 크기 변화를 측정한 후 수축률(Shrinkage)을 계산해본다.

 

(φ) = (A₁ - A / A₁) × 100 [%]

 

8) 온도(위치)에 따른 수축률 차이를 통해, 온도에 따른 수축률 변화를 계산하고 Graph로 표시한다.

 

 

 

[재료공학실험]세라믹 수축률 측정 레포트