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학위논문 상세정보

Mullite/Cordierite 나노복합체의 제조와 열적특성 원문보기
Preparation and Thermal Properties of Mullite/Cordierite Nano-Composite

  • 저자

    김나래

  • 학위수여기관

    경남대학교 대학원

  • 학위구분

    국내석사

  • 학과

    첨단공학과

  • 지도교수

    전병세

  • 발행년도

    2014

  • 총페이지

    49

  • 키워드

  • 언어

    kor

  • 원문 URL

    http://www.riss.kr/link?id=T13538428&outLink=K  

  • 초록

    본 연구는 mullite(3Al2O3·2SiO2) matrix에 제 2상으로 열팽창계수가 낮은 cordierite(2MgO·2Al2O3·5SiO2)를 나노크기로 첨가하여 충격을 완화할 수 있는 복합체를 제조함으로써, 큰 열충격에 견딜 수 있는 성질을 구현하고자 함에 연구목적이 있다. 본 연구에서, Cordierite는 화학량론 비에 따라 혼합하여, 1,400℃에서 2시간 동안 열처리하여 단일상으로 합성되었다. 합성된 cordierite를 iso-propyl alcohol을 분산매로 하여 직경 1mm의 지르코니아 비드를 사용하여 1,040rpm으로 12시간 동안 분쇄하였다. 분쇄된 cordierite slurry를 1,500rpm으로 30분간 원심분리하여 상등액을 입도분석한 결과, 평균 약 80nm 입자의 cordierite를 얻을 수 있었다. Mullite/Cordierite 복합체는 나노크기의 cordierite를 mullite에 각각의 batch 조성으로 골고루 분산시켜 감압 여과하여 성형되었고 1,350℃~1,400℃에서 4시간 동안 소결하여 제조되었다. Mullite에 20wt.% cordierite를 첨가한 시편의 상대밀도가 전체적으로 높았고 이를 SEM관찰과 XRD분석 후, 1,370℃에서 소결된 시편으로 열충격 시험을 실시하였다. 열충격 시험을 통해 복합체의 열충격 저항성이 mullite보다 상당히 향상됨을 알 수 있었다. EPMA로 관찰한 결과, mullite matrix에 cordierite가 골고루 분포되어 있었고, TMA로 열팽창계수를 측정하였을 때, 평균 5.69×10-6/℃로 복합체의 열팽창계수는 mullite와 크게 차이가 없었다. Mullite matrix에 cordierite를 과량 첨가하면 열팽창계수를 낮춰 큰 열충격에 견딜 수 있을 것이라 예상된다. 그러나 본 실험에서는 나노크기의 cordierite를 첨가한 결과, 열팽창계수의 차이가 없었다. 열충격 시험 결과, mullite/cordierite 나노복합체가 mullite보다 열충격 저항이 크게 향상되었다. 이는 mullite matrix에 나노크기의 cordierite가 골고루 분포되어 있어 충격을 완화할 수 있는 입계를 부여함으로써 열충격 저항이 향상된 것으로 사료된다.


    The main objective gives that nano-sized cordierite(2MgO·2Al2O3·5SiO2) is added as the second phase in mullite(3Al2O3·2SiO2) matrix to enhance the thermal shock resistance. In this study, Mg(OH)2, Al2O3, SiO2 was mixed by mixing a batch as the stoichiometric ratio, and the heat treatment was done at 1400℃ for 2hours. Synthesized cordierite was dispersed in iso propyl alcohol, and ground using 1mm zirconia bead as the grinding media, at 1040 rpm for 12hours. The mixture of mullite and nano-sized cordierite was prepared and formed using vacuum filtration method and sintered at 1,350℃~1,400℃ for 4hours. The relative density of MC2 with heat treatment at 1370℃ was almost reached to the theoretical density of the mixture. However, thermal expansion coefficient of the MC2 was almost same as the mullite, the thermal shock resistance was highly enhanced by comparing with mullite specimen. The nano-sized cordierite was homogenously distributed in mullite matrix, which increased the grain boundary area, and then absorbed thermal shock stress in the specimen.


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