LPS - SiC 세라믹스의 굽힘강도 특성에 미치는 미시조직 영향

Abstract

In this study, monolithic liquid phase sintered SiC (LPS-SiC) was made by the hot pressing method with nano-SiC powder, whose particle size is 30 nm and less on the average. Alumina (Al2O3), yttria (Y2O3), and silica (SiO2) were used for sintering additives. To investigate the effects of SiO2, the Al2O3/Y2O3 composition was fixed and the ratio of SiO2 was changed, with seven different ratios tested. And to investigate the effects of the sintering temperature, the sintering temperature was changed, with 1760oC, 1780oC, and 1800oC being used with a SiO2 ratio of 3 wt%. The materials were sintered for 1 hour at 1760oC, 1780oC and 1800oC under a pressure of 20 MPa. The effects on sintering from the sintering system used, as well as from the composition of the sintering additives, were investigated by density measurements. Mechanical properties, such as flexural strength, were investigated to ensure the optimum conditions for a matrix of SiCf/SiC composites. Sintered densityand the flexural strength of fabricated LPS-SiC increased with an increase in sintering temperature. Particularly, the relative density of a sintered body at 1800oC with a non-content of SiO2, a specimen of AYS0-1800, was 95%. Also, flexural strength was about 750MPa.1. 서 론세라믹스(Ceramics)는 무기재료를 주원료로 하는 산화물(Oxide), 질화물(Nitride), 탄화물(Carbide) 등과 같이 금속원소와 비금속원소들이 이온결합(Ionic Bonding) 및 공유결합(Covalent bonding)을 하고 있는 화합물을 의미한다. 금속재료, 고분자재료 등에 비하여 강도, 경도, 내식성, 내열성 및 내마모성이 매우 크며, 이러한 우수한 특성으로 인하여 공업용 내열재료에서 관심이 점점 높아지고 있는 물질이다. 최근 항공우주, 에너지 등의 산업이 급속히 발전함에 따라 초고온에서도 기계적 특성을 유지하고, 열악한 환경에서도 적용이 가능한 구조용 세라믹스의 연구개발이 활발히 진행되고 있다. (Ohring, 1995; Park et al., 2003). 특히 탄화규소의 경우 질화규소에 비해 상온에서의 강도와 인성은 낮지만, 1400oC 이상의 초고온에서도 강도와 강성이 다른 구조용 세라믹스에 비해 우수하고, 내마모성, 내산화성, 내식성 및 크리프에 대한 저항성 및 고온에서의 화학적 안정성 등과 같은 특성이 매우 우수하여 고온용 구조재료로서의 주목을 받고 있다. 그러나 구조용 세라믹스의 단점인 낮은 파괴인성으로 인하여 탄화규소 또한 구조용 세라믹스의 적