본문 바로가기
KERD
논문KCI 등재

기계적합금화에 의한 Fe2O3-Mg계 연자성 콤포지트의 합성 및 평가

Synthesis and characterization of soft magnetic composite in Fe2O3-Mg system by mechanical alloying

0

조회

0

다운로드

1

인용

0

참고문헌

주제분류재료공학

초록

본 연구에서는 Fe2O3-Mg계 혼합분말을 사용하여 연자성 복합재료를 제조하기 위하여 기계적 합금화법(MA)을적용하였다. 초미세 조직을 가진 연자성 α-Fe/MgO 복합재료를 얻기 위하여 X선 회절, 열분석 및 자기특성 측정을 통하여최적 볼밀조건 및 열처리 조건을 조사하였다. Fe2O3와 순금속 Mg의 혼합분말을 30분 동안 MA 처리한 결과. α-Fe 기지에MgO가 분산된 α-Fe/MgO 복합분말을 얻을 수 있었다. MA 분말시료의 자화값은 볼밀처리 시간에 따라 증가하여 MA 5시간 시료에서 69.5 emu/g의 최대값이 관찰되었다. 또한 MA 처리에 의하여 α-Fe의 결정립 미세화와 함께 보자력이 증가하는자기경화 현상이 관찰되었다. MA 분말시료의 벌크화를 위하여 소결온도 800~1000 o C, 압력 60 MPa에서 SPS 소결을 실시하였다. X선 회절 결과로부터, 5시간 MA 처리한 분말을 800 o C에서 SPS 소결시킨 α-Fe/MgO 연자성 복합재료의 경우 α-Fe 상 평균 결정립 크기가 110 nm임을 알 수 있었다.

Abstract

We have applied mechanical alloying (MA) to produce soft magnetic composite material using a mixture of elemental Fe2O3-Mg powders. An optimal milling and heat treatment conditions to obtain soft magnetic α-Fe/MgO composite with fine microstructure were investigated by X-ray diffraction, differential scanning calorimetry (DSC) and vibrating sample magnetometer (VSM) measurement. It is found that α-Fe/MgO composite powders in which MgO is dispersed in α-Fe matrix are obtained by MA of Fe2O3 with Mg for 30 min. The saturation magnetization of ball-milled powders increases with increasing milling time and reaches to a maximum value of 69.5 emu/g after 5 h MA. The magnetic hardening due to the reduction of the α-Fe grain size by MA was also observed. Densification of the MA powders was performed in a spark plasma sintering (SPS) machine at 800~1000 o C under 60 MPa. X-ray diffraction result shows that the average grain size of α-Fe in α-Fe/MgO nanocomposite sintered at 800 o C is in the range of 110 nm.

참고문헌 (19)

  1. C.C. Koch, "Preparation of amorphous Ni60Nb40 by mechanical alloying", Appl. Phys. Lett, 43, pp.1017~ (1983)
  2. H.J. Fecht, "Nanocrystalline metals prepared by high-energy ball milling", Metal. Trans, 21, pp.2333~ (1990)
  3. J. Eckert, "Glass formation and extended solubilities in mechanically alloyed cobalt-transition metal alloys", J. Less-Common Metals, 166, pp.293~ (1990)
  4. U. Mizutani, "Effect of mechanical alloying beyond the completion of glass formation for Ni-Zr alloy powders", J. Mater. Sci, 25, pp.399~ (1990)
  5. Chung-Hyo Lee, "Formation of nanocrystalline MoSi₂compound subjected to mechanical alloying", Journal of Ceramic Processing Research, 9(3), pp.321~324 (2008), 세라믹공정연구센터
  6. L.F. Mattheiss, "Calculated structural properties of CrSi2, MoSi2, and WSi2", Phys. Rev. B: Condens. Matter, 45, pp.3252~ (1992)
  7. 김인기, "용융법과 기계적 합금화에 의한 열전재료 Mg3Sb2의 제조", 한국결정성장학회지, 22(4), pp.207~212 (2012), 한국결정성장학회[DOI]
  8. 이충효, "MA법에 의한 Mn-Si계 초미세 열전재료의 제조 및 평가", 한국결정성장학회지, 21(6), pp.246~252 (2011), 한국결정성장학회
  9. T. Fukunaga, "Nitrogen induced amorphization observed by X-ray and neutron diffractions in the immiscible V-Cu system", J. Non-Cryst. Solids, 176, pp.98~ (1994)
  10. H. J. Fecht, "Nanocrystalline metals prepared by high-energy ball milling", Metal. Trans, 21, pp.2333~ (1990)
  11. K. Suzuki, "Structural characterization of Ni-V amorphous alloys prepared by mechanical alloying", Mater. Sci. Eng, A134, pp.987~ (1991)
  12. R. B. Schwarz, "Formation of an amorphous alloy by solid state reaction of the pure polycrystalline metals", Phys. Rev. Lett, 51, pp.415~ (1983)
  13. T. Ban, "Mechanochemical effects for some Al2O3 powders of dry grinding", J. Mat. Sci, 27, pp.465~ (1992)
  14. K. Tokumitsu, "Mechanochemical reaction between metals and hydrocarbons", Mat. Sci. Forum, 88-90, pp.715~ (1992)
  15. H. Izumi, "Mechanochemi cal reduction reaction of titanium oxides by calcium", J. Jpn. Soc. Powder and Powder Metallurgy, 48, pp.1051~ (2001)
  16. C.H. Lee, "Nanocomposite formation in the Fe2O3-M (M = Al, Ti, Zn, Cu) system by mechanical alloying", Mat. Sci. Forum, 449-452, pp.253~ (2004)
  17. O. Kubaschewski, "Metallurgical Thermochemistry", Pergamon International Library, 268 (1983)
  18. W. H. Hall, "Characterization of crystal size and strain by X-ray diffraction", J. Inst. Met, 75, pp.1127~ (1948)
  19. K. Schnitzke, "High coercivity in Sm2Fe17Nx magnets", Appl. Phys. Lett, 57, pp.2853~ (1990)

관련 논문AI추천

이 간행물의 다른 논문 (10건)