소결보조제 종류에 따른 사이알론의 강도 특성

Abstract

본 연구에서 합성한 사이알론 소결체의 특성을 평가 한 결과, 수입하고 있는 소재의 상온 강도와 비슷한 1 GPa 정도의 고강도 사이알론을 얻을 수 있었다. 이에 따른 경제적인 효과는 수입 대체 효과를 가져 올 수 있고, 국내 사이알론 소결 기술의 발전, 기간산업의 발전 및 안정적인 사이알론 세라믹스 베어링을 공급할 수 있을 것이라고 판단된다. 그리고 철강 산업뿐만 아니라 인체에 영향을 미칠 수 있는 식품 산업의 기계 구조물에도 사용할 수 있어서 국민 건강 증진에도 기여할 수 있다고 판단되어 평가할 수 없을 정도의 막대한 경제적 이득을 초래할 수 있다고 판단된다. 그러난 일반적으로 세라믹스는 고온에서 사용하므로 사용조건과 비슷한 고온 강도 특성을 평가하는 것이 필요하다.

In chapter 1, various Sialon ceramics were fabricated by hot-pressing mixtures of Si₃N₄ with additive Y₂O₃ and Al₂O₃. The polished specimen of SiAlON Ⅰ∼Ⅲ went on increasing in strength by heat treatment, heat treated non-polished specimen were similar or up to polished specimen in strength. The polished specimen of both SiAlON Ⅳ and Ⅴ showed a very high strength, but were not increasing of strength by heat treatment. All specimens were fractured on the surface and at the inner flaws. Surface fractures were initiated from the polished surface flaw and corner flaw. Inner fractures were initiated from an internal defect In chapter 2, Sialon was produced by hot-pressing the mixtures of Si₃N₄, AlN and Y₂O₃ powders. Fracture toughness and Vickers hardness of smooth specimen were average 7.05 MPa·m^(0.5) and Hv = 1580, respectively. Density of three kinds of specimens, smooth specimen, smooth and healed specimen, smooth with SiO₂ colloidal coating and healed specimen, had beyond 99 % of theoretical density. Bending strength of smooth healed specimens had high strength more than 1 GPa. Crack healed specimens recovered as strength as smooth specimen, That is, cracked specimen with SiO₂ colloidal coating on cracked part recovered strength by heat treatment, completely. Crack healing of Si₃N₄ composite ceramics had contributed SiO₂ glassy phase and Y₂Al₂O_(7) crystal phase to strength recovery.