[재료공학] 수비 및 소결 실험

일본의 日立제작소와 日立계측엔지니어링의 공동 연구 그룹은 1994년에 투과형 전자 현미경과 독자적으로 개발한 가열 장치를 이용하여 1500℃에서 탄화규소 세라믹스의 결정 생성과정, 소결, 결함의 발생 등을 세계에서 처음으로 촬영하였다(150만배의 배율, 0.18나노미터의 분해능). 이 성과는 소결의 직접적 관찰과 결함이 적은 고성능 구조 세라믹스 제조에 크게 기여할 것으로 기대되고 있다. 촬영은 투과형 전자 현미경의 시료대에 직경 25 μm의 텅스텐선 가열 장치를 조립하여 시료(직경 10-50 μm의 흑연 분말과 실리콘 분말이 반응하여 탄화규소 생성)가 변화하는 모양을 매초 촬영하였다.
이와 같은 기초적 연구를 바탕으로 소결공정은 실제 세라믹스의 제조에서 완전히 과학적으로 다루는 한 과정이 되었다. 세라믹스의 제조공정은 주로 원료 분말의 준비, 원하는 형태로의 성형, 그리고 고온 가열에 의한 소결로 나눌 수 있다.

2. 이론적 배경

2-1. 소결단계

소결과정은 초기, 중기, 말기 나누어 생각할 수 있다. 물론 소결수축이 없는 증발-응축 기구, 표면확산 기구, 격자확산 기구등에서는 초기단계의 넥크 형성만이 나타나는 것이 일반적이다. …