공업기초실험 | 세라믹 성형 및 소결

 

 

 

TIP

 

 

성형/소결하여 제작한 시편의 밀도와 미세구조의 변화를 조사한다. 소결체의 밀도를 Archimedes(액중 칭량법)의 원리를 이용하여 체적 밀도, 겉보기 밀도, 기공률(open porosity) 등으로 측정하여 조사한다.

 

 

 

실험 배경

단위 부피당 물질의 질량을 밀도(density), 4˚C 의 물에 대한 어떤 물질의 상대밀도를 비중 (specific gravity)이라 한다. 밀도의 단위는 SI 단위 계에서는 kg/㎡이지만, cgs 단위 계인 g/㎤ 가 주로 사용된다. 비중은 무차원의 양이며, 표준대기압 하 4˚C 물의 밀도는 0.99997g/㎤ 이므로 cgs 단위로 표시된 밀도와 비중과는 수치적으로는 거의 같으며, 같은 의미로 쓰인다.

 

금속의 밀도는 백금과 같이 20g/㎤ 이상인 것부터 Li와 같이 1g/㎤이하인 것까지 광범위하다. 세라믹재료의 밀도는 보통 금속재료에 비해 작은 것이 많다. 전통적 세라믹스(silica, alumina계 세라믹스)의 밀도는 2.2～3.5g/㎤이다. 세라믹재료는 입자(grain), 입계, 기공 등으로 되어있기 때문에, 기공율에 의해 재료의 모든성질이 현저하게 영향을 받는다. 세라믹스의 밀도는 응용을 생각할 때 중요한 parameter이다.

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실험 방법

1. 실험 과정

1) 시편의 건조

① 시편을 건조기에서 2시간 이상 건조하여 수분을 제거

시편의 무게 측정

① 전자 저울을 이용하여 건조된 시편의 무게를 측정.

② 증류수가 담긴 비커에 시편을 넣고 가열하여 시편 내의 공기가 모두 제거되도록 2시간 이상 충분히 끓임. (생략)

③ 시편의 표면에 있는 기포가 완전히 제거되었는지 확인. (생략)

 

2) Suspend Weight를 측정

① 비커 물을 상온으로 냉각시킨 후, 비중 측정장치를 이용하여 Suspend Weight를 측정.

② 정확한 계산을 위하여 물의 온도를 측정.

 

3) Saturated Weight를 측정

시편을 꺼내어 시편 표면의 물을 닦아 제거하고 Saturated Weight를 측정한다. 이 때 기공에 흡수되어 있는 물까지 제거되지 않도록 유의한다. 시편이 단단하지 못하거나 표면이 깨끗하지 않으면, 끓이거나 무게를 측정할 때 시편이 손상되어 무게가 달라진다. 이때는 시편을 다시 건조하여 Dried Weight를 측정한다.

 

 

 

[공업기초실험]세라믹 성형 및 소결 레포트