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뮬라이트/리튬 알루미노 실리케이트 나노 복합체 세라믹스의 제조와 열적특성 원문보기
Preparation and Thermal Properties of Mullite/Lithium Alumino Silicate(LAS) Nano-Composite

  • 저자

    허석

  • 학위수여기관

    경남대학교 대학원

  • 학위구분

    국내석사

  • 학과

    첨단공학과

  • 지도교수

    전병세

  • 발행년도

    2014

  • 총페이지

    46

  • 키워드

  • 언어

    kor

  • 원문 URL

    http://www.riss.kr/link?id=T13538460&outLink=K  

  • 초록

    본 연구에서는 뮬라이트에 첨가물로써 낮은 열팽창의 특성을 나타내는 라스계 재료(유크립타이트)를 나노크기로 첨가하여 뮬라이트보다 우수한 열적 특성을 가지는 복합체를 제조하고자 하였다. 라스계 재료로 사용한 유크립타이트는 화학적 양비론에 따라(Li2O:Al2O3:SiO2=1:1:2) 몰비에 맞추어 1000℃에서 2시간 동안 하소하여 단일상으로 합성하였으며, 어트리션 밀을 이용하여 1040rpm에서 12시간 동안 분쇄 하고 원심분리를 하였을 때 , 약 70nm 크기의 입자를 얻을 수 있었다. 뮬라이트는 상업적으로 사용되고 있는 45μm 분말을 구입하여 사용하였으며, 어트리션을 이용하여 1040rpm에서 8시간 분쇄하여 0.3μm크기의 입자를 얻을 수 있었다. 이 두 재료를 wt.%에 따라(M:E=9:1, 8:2, 7:3, 10:0) 혼합하였고 감압여과법을 이용하여 성형체를 제조하였다. 얻어진 성형체를 1350℃에서 1550℃까지 각각 열처리 하였으며, 온도에 따라 얻어진 시편에 대한 소결특성, 미세 구조 관찰과 열적 특성을 알아보기 위하여 상대밀도 측정, X-선 회절 분석, SEM 관찰, 열팽창계수측정, 열충격 저항을 측정하였다. 라스 조성물인 유크립타이트를 20wt.%첨가하였을 때, 1400℃에서 상대밀도값이 90%이상이었다. 미세구조 관찰 결과 뮬라이트 매트릭스에 첨가상인 라스 조성물 β-스포듐이 골고루 분포되어 있었으며, 열팽창률은 5.7×10-6/℃, 뮬라이트의 열팽창률은 6.18×10-6/℃였다. 뮬라이트와 비교해서 열팽창률이 크게 감소한 것은 아니지만 열충격 테스트에서는 월등히 우수한 특성을 보였다. 이는 매트릭스인 뮬라이트에 나노 크기의 라스계 화합물이 골고루 분포되어 내열충격 저항을 증가시키는 요인으로 사료된다.


    In this study, the main purpose gives that nano-sized Lithium Alumino Silicate(LAS) is added as the second phase in Mullite matrix to enhance the thermal shock resistance. LAS was prepared by mixing a batch as the Eucryptite(Li2O:Al2O3:SiO2 = 1:1:2) mole ratio and calcined for 2 hours at 1000℃. Synthesized LAS was dispersed in iso-propanol, and ground by Φ 1mm zirconia bead media at 1040rpm for 12hours. The prepared mixture slurry of mullite and nano-sized LAS was formed by vacuum filtration method and sintered at 1350℃~1550℃ for 5hours. The relative density of Mullite/LAS nano-composite(8:2) at 1400℃ was almost reached to the theoretical density of the composite. Microstructure of Mullite/LAS nano-composite shows beta spodumenes were evenly distributed in Mullite matrix. Thermal expansion coefficient was 5.7×10-6/℃ and the thermal shock resistance of Mullite/LAS nano-composite showed significantly higher than that of Mullite, because the spodumene was homogenously distributed in mullite matrix like crystallized glass.


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