Sintering behavior and mechanical properties of the Al2O3-SiC nano-composite using a spark plasma sintering technique
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초록
방전 플라즈마 소결법을 적용하여 Al2O3-SiC 나노 복합체를 1500℃ 이하의 온도에서 완전치밀화를 이루었다. 제조된 Al2O3-SiC 복합체는 이상 결정립 성장 없이 매우 균질한 미세구조를 형성하고 있는데, 첨가된 SiC 입자는 주로 결정립 내 및 결정립계에 존재하면서 Al2O3기지상에서 결정립 성장을 억제하는데 매우 유호하였음을 확인 할 수 있다. 한편, SiC 입자의 첨가는 크랙 회절 및 브릿징 등에 의해서 유도된 재료 강도 및 인성 강화 기구에 의해서 Al2O3-SiC 복합체의 기계적 물성을 크게 향상시켰다.
Abstract
A spark plasma sintering technique has been used for the fabrication of Al2O3-SiC nanocomposites at the low temperature of 1100℃∼1500℃. The sintered Al2O3-SiC composites shows very homogeneous microstructure without any particular abnormal grain growth, indicating that the addition of nano-sized SiC particles is very effective to control grain growth and to induce the residual stress in the Al2O3 matrix, resulting in the intragranular fracture. These SiC particles are present in the grain boundaries and also intragrain, depending on the sintering condition, and improve remarkably the mechanical properties of Al2O3-SiC composite through the mechanisms of strengthening and toughening induced by crack diffraction and crack bridging.