제4장소결 (Sintering) - KOCWelearning.kocw.net/KOCW/document/2015/chosun/bk... ·...
Transcript of 제4장소결 (Sintering) - KOCWelearning.kocw.net/KOCW/document/2015/chosun/bk... ·...
![Page 1: 제4장소결 (Sintering) - KOCWelearning.kocw.net/KOCW/document/2015/chosun/bk... · 2016-09-09 · Dept. of Metallurgy 2 and Materials Engineering 국가지정연구실 목표 2차(본)평가](https://reader033.fdocument.pub/reader033/viewer/2022041710/5e47b706014a36008b2cc499/html5/thumbnails/1.jpg)
Dept. of Metallurgy and Materials Engineering1
국가지정연구실2차(본)평가
제4장 소결(Sintering)
![Page 2: 제4장소결 (Sintering) - KOCWelearning.kocw.net/KOCW/document/2015/chosun/bk... · 2016-09-09 · Dept. of Metallurgy 2 and Materials Engineering 국가지정연구실 목표 2차(본)평가](https://reader033.fdocument.pub/reader033/viewer/2022041710/5e47b706014a36008b2cc499/html5/thumbnails/2.jpg)
Dept. of Metallurgy and Materials Engineering2
국가지정연구실2차(본)평가
목표
• 제4장 소결
– 고상소결(solid state sintering)• 고상소결 과정의 단계
• 미세조직을 변화시키는 기구
– 액상소결(liquid phase sintering)
![Page 3: 제4장소결 (Sintering) - KOCWelearning.kocw.net/KOCW/document/2015/chosun/bk... · 2016-09-09 · Dept. of Metallurgy 2 and Materials Engineering 국가지정연구실 목표 2차(본)평가](https://reader033.fdocument.pub/reader033/viewer/2022041710/5e47b706014a36008b2cc499/html5/thumbnails/3.jpg)
Dept. of Metallurgy and Materials Engineering3
국가지정연구실2차(본)평가
핵심용어
• 소결(Sintering)– 주성분의 융점아래에서 행하는 분말 또는 성형체의 열처리로 입
자들의 화학적 결합에 의하여 강도를 부여하기 위한 목적
• 소결기구(Sintering mechanism)– 소결 중 물질이동이 일어나는 방법과 속도 식
• 목형성(Neck formation)– 소결 중 입자간에 목 모양의 결합부를 형성하는 것
• 고상소결(Solid state sintering)– 액상의 등장 없이 분말 또는 성형체를 소결하는 것
• 액상소결(Liquid phase sintering)– 최소 2종류 이상의 성분을 포함한 분말 또는 성형체를 액상이 형
성되는 조건에서 소결하는 것
![Page 4: 제4장소결 (Sintering) - KOCWelearning.kocw.net/KOCW/document/2015/chosun/bk... · 2016-09-09 · Dept. of Metallurgy 2 and Materials Engineering 국가지정연구실 목표 2차(본)평가](https://reader033.fdocument.pub/reader033/viewer/2022041710/5e47b706014a36008b2cc499/html5/thumbnails/4.jpg)
Dept. of Metallurgy and Materials Engineering4
국가지정연구실2차(본)평가
소결이란?
1. 소결 기초
• 정의– 열을 가하여 성형체내 분말들을 합치는(Coalescence) 공정
– 분말 성형체에 필요한 기계적 및 물리적 성질을 부여하는 열처리공정
![Page 5: 제4장소결 (Sintering) - KOCWelearning.kocw.net/KOCW/document/2015/chosun/bk... · 2016-09-09 · Dept. of Metallurgy 2 and Materials Engineering 국가지정연구실 목표 2차(본)평가](https://reader033.fdocument.pub/reader033/viewer/2022041710/5e47b706014a36008b2cc499/html5/thumbnails/5.jpg)
Dept. of Metallurgy and Materials Engineering5
국가지정연구실2차(본)평가
• 소결의 구동력 : 계의 전체 계면에너지를 줄이는힘
• 예) 비누거품
![Page 6: 제4장소결 (Sintering) - KOCWelearning.kocw.net/KOCW/document/2015/chosun/bk... · 2016-09-09 · Dept. of Metallurgy 2 and Materials Engineering 국가지정연구실 목표 2차(본)평가](https://reader033.fdocument.pub/reader033/viewer/2022041710/5e47b706014a36008b2cc499/html5/thumbnails/6.jpg)
Dept. of Metallurgy and Materials Engineering6
국가지정연구실2차(본)평가
소결 공정에서 일어나는 현상
• 전체 표면적의 급격한 감소 S→So
• 분말 사이의 목 크기 비(neck size ratio X/D) 증가
• 성형체 수축 발생(즉 조밀화/고밀도화)
1 ∆
ρG: Green density
ρS: sintered density
Densification parameter
1
![Page 7: 제4장소결 (Sintering) - KOCWelearning.kocw.net/KOCW/document/2015/chosun/bk... · 2016-09-09 · Dept. of Metallurgy 2 and Materials Engineering 국가지정연구실 목표 2차(본)평가](https://reader033.fdocument.pub/reader033/viewer/2022041710/5e47b706014a36008b2cc499/html5/thumbnails/7.jpg)
Dept. of Metallurgy and Materials Engineering7
국가지정연구실2차(본)평가
소결 시 물질 이동 기구
• 표면 확산(surface)
• 입계 확산(grain boundaries)
• 체확산(crystalline lattice)
![Page 8: 제4장소결 (Sintering) - KOCWelearning.kocw.net/KOCW/document/2015/chosun/bk... · 2016-09-09 · Dept. of Metallurgy 2 and Materials Engineering 국가지정연구실 목표 2차(본)평가](https://reader033.fdocument.pub/reader033/viewer/2022041710/5e47b706014a36008b2cc499/html5/thumbnails/8.jpg)
Dept. of Metallurgy and Materials Engineering8
국가지정연구실2차(본)평가
소결의 종류
• 고상소결: 용융점 이하에서 고상상태 원자확산만을 이용– Ts < Tm (Ts: sintering Temp, Tm: Melting Temp.)
• 액상소결: 일부 분말성분의 용융점 이상의 액상에서 물질이동 혹은 분말들의 재배열을 통해 조밀화– Ts > Tm
![Page 9: 제4장소결 (Sintering) - KOCWelearning.kocw.net/KOCW/document/2015/chosun/bk... · 2016-09-09 · Dept. of Metallurgy 2 and Materials Engineering 국가지정연구실 목표 2차(본)평가](https://reader033.fdocument.pub/reader033/viewer/2022041710/5e47b706014a36008b2cc499/html5/thumbnails/9.jpg)
Dept. of Metallurgy and Materials Engineering9
국가지정연구실2차(본)평가
고상소결
• 고상소결: 기본개념– 2 particle 구형 모델
• 초기 접촉(Initial point contact)-> 큰 계면
입계로 성장
• 목 성장(초기단계: 수축 없음, 후기: 수축발생)
• 합체
![Page 10: 제4장소결 (Sintering) - KOCWelearning.kocw.net/KOCW/document/2015/chosun/bk... · 2016-09-09 · Dept. of Metallurgy 2 and Materials Engineering 국가지정연구실 목표 2차(본)평가](https://reader033.fdocument.pub/reader033/viewer/2022041710/5e47b706014a36008b2cc499/html5/thumbnails/10.jpg)
Dept. of Metallurgy and Materials Engineering10
국가지정연구실2차(본)평가
고상소결 단계
![Page 11: 제4장소결 (Sintering) - KOCWelearning.kocw.net/KOCW/document/2015/chosun/bk... · 2016-09-09 · Dept. of Metallurgy 2 and Materials Engineering 국가지정연구실 목표 2차(본)평가](https://reader033.fdocument.pub/reader033/viewer/2022041710/5e47b706014a36008b2cc499/html5/thumbnails/11.jpg)
Dept. of Metallurgy and Materials Engineering11
국가지정연구실2차(본)평가
초기단계
• 초기 접촉(목 크기 및 수축 매우 적음)
• 입자 크기(Grain size) ≤ 원료 분말 크기(initial particle size)
• 약 2-3%의 밀도 증가가, 개 기공 (open pores) 상태
![Page 12: 제4장소결 (Sintering) - KOCWelearning.kocw.net/KOCW/document/2015/chosun/bk... · 2016-09-09 · Dept. of Metallurgy 2 and Materials Engineering 국가지정연구실 목표 2차(본)평가](https://reader033.fdocument.pub/reader033/viewer/2022041710/5e47b706014a36008b2cc499/html5/thumbnails/12.jpg)
Dept. of Metallurgy and Materials Engineering12
국가지정연구실2차(본)평가
중간 단계
• 기공이 둥글게 변화(smoother)
• 조밀화가 이론밀도에 92 ~ 93% 도달
• 입자성장 발생
→ 입자크기 > 원료분말크기
![Page 13: 제4장소결 (Sintering) - KOCWelearning.kocw.net/KOCW/document/2015/chosun/bk... · 2016-09-09 · Dept. of Metallurgy 2 and Materials Engineering 국가지정연구실 목표 2차(본)평가](https://reader033.fdocument.pub/reader033/viewer/2022041710/5e47b706014a36008b2cc499/html5/thumbnails/13.jpg)
Dept. of Metallurgy and Materials Engineering13
국가지정연구실2차(본)평가
말기 단계
• 기공이 구형화 혹은 폐기공화 됨
• 입자성장 지속 및 확대
![Page 14: 제4장소결 (Sintering) - KOCWelearning.kocw.net/KOCW/document/2015/chosun/bk... · 2016-09-09 · Dept. of Metallurgy 2 and Materials Engineering 국가지정연구실 목표 2차(본)평가](https://reader033.fdocument.pub/reader033/viewer/2022041710/5e47b706014a36008b2cc499/html5/thumbnails/14.jpg)
Dept. of Metallurgy and Materials Engineering14
국가지정연구실2차(본)평가
• 기공관점에서의 고상소결 단계 변화
![Page 15: 제4장소결 (Sintering) - KOCWelearning.kocw.net/KOCW/document/2015/chosun/bk... · 2016-09-09 · Dept. of Metallurgy 2 and Materials Engineering 국가지정연구실 목표 2차(본)평가](https://reader033.fdocument.pub/reader033/viewer/2022041710/5e47b706014a36008b2cc499/html5/thumbnails/15.jpg)
Dept. of Metallurgy and Materials Engineering15
국가지정연구실2차(본)평가
• 고상소결 시 물질수송 기구– 표면 곡률에 기인하는 응력
(R1, R2 곡률반경)
<표면 모양에 따른 응력상태>
![Page 16: 제4장소결 (Sintering) - KOCWelearning.kocw.net/KOCW/document/2015/chosun/bk... · 2016-09-09 · Dept. of Metallurgy 2 and Materials Engineering 국가지정연구실 목표 2차(본)평가](https://reader033.fdocument.pub/reader033/viewer/2022041710/5e47b706014a36008b2cc499/html5/thumbnails/16.jpg)
Dept. of Metallurgy and Materials Engineering16
국가지정연구실2차(본)평가
• 표면형상에 따른 물질의 이동 현상
![Page 17: 제4장소결 (Sintering) - KOCWelearning.kocw.net/KOCW/document/2015/chosun/bk... · 2016-09-09 · Dept. of Metallurgy 2 and Materials Engineering 국가지정연구실 목표 2차(본)평가](https://reader033.fdocument.pub/reader033/viewer/2022041710/5e47b706014a36008b2cc499/html5/thumbnails/17.jpg)
Dept. of Metallurgy and Materials Engineering17
국가지정연구실2차(본)평가
• 2상 입자에서의 물질이동 기구– 표면에서의 물질이동
• 표면 확산(Surface diffusion)
• 증발/응축(Evaporation & Condensation)
• 체적 확산(Volume diffusion)
![Page 18: 제4장소결 (Sintering) - KOCWelearning.kocw.net/KOCW/document/2015/chosun/bk... · 2016-09-09 · Dept. of Metallurgy 2 and Materials Engineering 국가지정연구실 목표 2차(본)평가](https://reader033.fdocument.pub/reader033/viewer/2022041710/5e47b706014a36008b2cc499/html5/thumbnails/18.jpg)
Dept. of Metallurgy and Materials Engineering18
국가지정연구실2차(본)평가
• 분말 표면에서의 증기압– 목 위 부분(오목-concave): 낮은 평형상태-응축됨
– 분말표면(볼록-convex): 높은 평형상태-기화됨
→ 전체 물질 이동은 목 지역(neck region)으로 발생함
• 고온에서 소결 목 성장 식
(B : material and geometric const.
(*n, m and B depend on the mechanism of mass transport)
![Page 19: 제4장소결 (Sintering) - KOCWelearning.kocw.net/KOCW/document/2015/chosun/bk... · 2016-09-09 · Dept. of Metallurgy 2 and Materials Engineering 국가지정연구실 목표 2차(본)평가](https://reader033.fdocument.pub/reader033/viewer/2022041710/5e47b706014a36008b2cc499/html5/thumbnails/19.jpg)
Dept. of Metallurgy and Materials Engineering19
국가지정연구실2차(본)평가
• 분말 직경 역수에 민감함: 직경이 작을수록 빠른성장/소결 진행
![Page 20: 제4장소결 (Sintering) - KOCWelearning.kocw.net/KOCW/document/2015/chosun/bk... · 2016-09-09 · Dept. of Metallurgy 2 and Materials Engineering 국가지정연구실 목표 2차(본)평가](https://reader033.fdocument.pub/reader033/viewer/2022041710/5e47b706014a36008b2cc499/html5/thumbnails/20.jpg)
Dept. of Metallurgy and Materials Engineering20
국가지정연구실2차(본)평가
• 고상소결에서 가능한 모든 물질 이동 기구1) 증발응축(Evaporation & Condensation)
• 입자표면 중 증기압이 높은 부위에서 물질이 기화하여 증기압이 낮은 부위로 이동되어 응축하는 방법으로 물질이동
• 증기압이 비교적 큰 물질에서 발생, 체적 수축은 발생하지 않아 조밀화에는 기여하지 않음
2) 표면확산 (Surface diffusion)• 입자표면을 따른 물질 이동이며 소결 초기 저온에서 발생하
며 고온의 기여도는 낮음
• 체적 수축은 발생하지 않아 조밀화에는 기여하지 않음
![Page 21: 제4장소결 (Sintering) - KOCWelearning.kocw.net/KOCW/document/2015/chosun/bk... · 2016-09-09 · Dept. of Metallurgy 2 and Materials Engineering 국가지정연구실 목표 2차(본)평가](https://reader033.fdocument.pub/reader033/viewer/2022041710/5e47b706014a36008b2cc499/html5/thumbnails/21.jpg)
Dept. of Metallurgy and Materials Engineering21
국가지정연구실2차(본)평가
3) 입계 및 체적확산(Grain boundary & Volume diffusion)
• 결정입계 및 격자를 통한 물질 이동이며 상대적으로 고온에서 발생한다.
• 성형체의 조밀화에 주도적으로 기여
4) 점성유동 (Viscous flow)• 주로 glass 계에서 발생하며 소결 초기 표면장력을
구동력으로 하여 발생
![Page 22: 제4장소결 (Sintering) - KOCWelearning.kocw.net/KOCW/document/2015/chosun/bk... · 2016-09-09 · Dept. of Metallurgy 2 and Materials Engineering 국가지정연구실 목표 2차(본)평가](https://reader033.fdocument.pub/reader033/viewer/2022041710/5e47b706014a36008b2cc499/html5/thumbnails/22.jpg)
Dept. of Metallurgy and Materials Engineering22
국가지정연구실2차(본)평가
소결속도식• 소결속도 즉, 수축되는 속도(조밀화 식)-물질수송 기구와 연관
• 일반적으로
로 표시
• 각 물질 기구와 관련한 경우1) 체적확산 (입계에서 목 부위로)
2) 입계확산 (입계에서 목 부위로)
3) 점성유동 : 시간의존성의 변형이나 응력 하에서의 분말조직의 조밀화, 고온 크립과 유사
• 증발응축 및 표면확산에 의해서는 목의 성장은 가능하나 수축은 일어나지 않음
• 소결 수축은 반드시 체적확산을 통한 경우에 발생(분말 안에서 neck으로의 물질 이동 시)
∆LL
14
XD
![Page 23: 제4장소결 (Sintering) - KOCWelearning.kocw.net/KOCW/document/2015/chosun/bk... · 2016-09-09 · Dept. of Metallurgy 2 and Materials Engineering 국가지정연구실 목표 2차(본)평가](https://reader033.fdocument.pub/reader033/viewer/2022041710/5e47b706014a36008b2cc499/html5/thumbnails/23.jpg)
Dept. of Metallurgy and Materials Engineering23
국가지정연구실2차(본)평가
• 미세구조로부터 기공(입자)성장과 소멸의 예측– 입자(기공)의 형태(곡률반경)에 따라 성장 소결 가능
• 유지 : 2차원적으로 6각형을 갖는 입자는 표면장력 동일
• 소멸: 6각형 미만인 경우- 입계 convex 형태
• 성장: 6각형 초과인 경우- 입계가 concave 형태
<입자 성장과 소결 관점>
![Page 24: 제4장소결 (Sintering) - KOCWelearning.kocw.net/KOCW/document/2015/chosun/bk... · 2016-09-09 · Dept. of Metallurgy 2 and Materials Engineering 국가지정연구실 목표 2차(본)평가](https://reader033.fdocument.pub/reader033/viewer/2022041710/5e47b706014a36008b2cc499/html5/thumbnails/24.jpg)
Dept. of Metallurgy and Materials Engineering24
국가지정연구실2차(본)평가
<기공 성장과 소멸 관점>
![Page 25: 제4장소결 (Sintering) - KOCWelearning.kocw.net/KOCW/document/2015/chosun/bk... · 2016-09-09 · Dept. of Metallurgy 2 and Materials Engineering 국가지정연구실 목표 2차(본)평가](https://reader033.fdocument.pub/reader033/viewer/2022041710/5e47b706014a36008b2cc499/html5/thumbnails/25.jpg)
Dept. of Metallurgy and Materials Engineering25
국가지정연구실2차(본)평가
• 입자성장 시 미세구조 변화– 정상 입자 성장(normal grain growth)
• 입자크기의 상대분포가 시간에 따라 변하지 않고 단순 형태로 일정하게 유지
– 비정상 입자 성장 (abnormal grain growth)• 평균 결정립 보다 10배 이상의 크기를 갖는 결정립이 존재하
는 경우
• 비정상 입자성장이 발생하면 소결체의 소결 밀도 및 강도가저하
• 비정상 입자 성장은
a) 2차상 석출물이 있거나 불순물이 심하게 편석된 경우
b) 계면에너지의 이방성이 큰 경우
c) 재료의 평형상태가 크게 바뀔 정도로 화학조성의 불안정성이높은 경우에 발생
![Page 26: 제4장소결 (Sintering) - KOCWelearning.kocw.net/KOCW/document/2015/chosun/bk... · 2016-09-09 · Dept. of Metallurgy 2 and Materials Engineering 국가지정연구실 목표 2차(본)평가](https://reader033.fdocument.pub/reader033/viewer/2022041710/5e47b706014a36008b2cc499/html5/thumbnails/26.jpg)
Dept. of Metallurgy and Materials Engineering26
국가지정연구실2차(본)평가
• Q. 어떤 미세구조차이가 있는가요?, 왜 발생하는가요?
![Page 27: 제4장소결 (Sintering) - KOCWelearning.kocw.net/KOCW/document/2015/chosun/bk... · 2016-09-09 · Dept. of Metallurgy 2 and Materials Engineering 국가지정연구실 목표 2차(본)평가](https://reader033.fdocument.pub/reader033/viewer/2022041710/5e47b706014a36008b2cc499/html5/thumbnails/27.jpg)
Dept. of Metallurgy and Materials Engineering27
국가지정연구실2차(본)평가고상소결에 영향을 미치는 요인
• 성형체 밀도(성형압): 분말 성형 부분 참고 할 것
• 성형체 밀도 분포
• 소결 온도
• 소결 분위기
• 분말결합체 첨가 유무
• 합금 원소 및 불순물 첨가 유무(활성소결)
• 혼합분말 사용(입도분포 및 성분)
• 소결 시 가압 여부: Hot press 또는 HIP: 특수소결에서강의
• 특수소결 공정 사용 여부: SPS 소결, 온간 성형, 자전방은 소결 등 (특수소결에서 강의 예정)
![Page 28: 제4장소결 (Sintering) - KOCWelearning.kocw.net/KOCW/document/2015/chosun/bk... · 2016-09-09 · Dept. of Metallurgy 2 and Materials Engineering 국가지정연구실 목표 2차(본)평가](https://reader033.fdocument.pub/reader033/viewer/2022041710/5e47b706014a36008b2cc499/html5/thumbnails/28.jpg)
Dept. of Metallurgy and Materials Engineering28
국가지정연구실2차(본)평가
성형압의 영향
• 고압 성형 시
– 밀도증가, 분말 간 접촉빈도 증가 및 목 크기(neck size) 증가
– 목 성장 속도 및 소결 속도는 감소
– 소결 수축률 감소- 소결체 dimension control 이 용이
• 저압 성형 시
– 큰 수축률 발생-dimension control 어려움
![Page 29: 제4장소결 (Sintering) - KOCWelearning.kocw.net/KOCW/document/2015/chosun/bk... · 2016-09-09 · Dept. of Metallurgy 2 and Materials Engineering 국가지정연구실 목표 2차(본)평가](https://reader033.fdocument.pub/reader033/viewer/2022041710/5e47b706014a36008b2cc499/html5/thumbnails/29.jpg)
Dept. of Metallurgy and Materials Engineering29
국가지정연구실2차(본)평가성형체 밀도와 소결 온도에 따른 영향
• 성형체 밀도 ↑ -> 소결 밀도 ↑
• 소결 온도 ↑ -> 소결 밀도 ↑
![Page 30: 제4장소결 (Sintering) - KOCWelearning.kocw.net/KOCW/document/2015/chosun/bk... · 2016-09-09 · Dept. of Metallurgy 2 and Materials Engineering 국가지정연구실 목표 2차(본)평가](https://reader033.fdocument.pub/reader033/viewer/2022041710/5e47b706014a36008b2cc499/html5/thumbnails/30.jpg)
Dept. of Metallurgy and Materials Engineering30
국가지정연구실2차(본)평가
소결 분위기(진공 혹은 가스분위기)
• 소결 분위기 사용의 목적
a) 외부의 공기유입 방지
b) 예열부에서 발생되는 윤활제의 분해 생성물을 제거
c) 성형체와 주위 환경과의 화학반응 조절
d) 소결체의 산화 방지
e) 필요 시 침탄 및 탈탄 등 탄소농도 조절
![Page 31: 제4장소결 (Sintering) - KOCWelearning.kocw.net/KOCW/document/2015/chosun/bk... · 2016-09-09 · Dept. of Metallurgy 2 and Materials Engineering 국가지정연구실 목표 2차(본)평가](https://reader033.fdocument.pub/reader033/viewer/2022041710/5e47b706014a36008b2cc499/html5/thumbnails/31.jpg)
Dept. of Metallurgy and Materials Engineering31
국가지정연구실2차(본)평가환원가스 분위기(H2)
• 금속 산화막 제거 가능
• Clean surface 노출로 소결 밀도 향상
( UO2 분말의 소결 분위기에 따른 조밀화)
![Page 32: 제4장소결 (Sintering) - KOCWelearning.kocw.net/KOCW/document/2015/chosun/bk... · 2016-09-09 · Dept. of Metallurgy 2 and Materials Engineering 국가지정연구실 목표 2차(본)평가](https://reader033.fdocument.pub/reader033/viewer/2022041710/5e47b706014a36008b2cc499/html5/thumbnails/32.jpg)
Dept. of Metallurgy and Materials Engineering32
국가지정연구실2차(본)평가
• 혼합 분말 사용(크기 차이가 나는 동일분말)– 초기 분말이 크기 분포를 가질 경우(분말 성형 부분 참조)
– 고적층 밀도(High packing density, green density) 가능
• 빠른 소결 가능(낮은 소결온도, 빠른 소결 시간)
• 높은 적층 밀도로 낮은 소결 수축률 가능
![Page 33: 제4장소결 (Sintering) - KOCWelearning.kocw.net/KOCW/document/2015/chosun/bk... · 2016-09-09 · Dept. of Metallurgy 2 and Materials Engineering 국가지정연구실 목표 2차(본)평가](https://reader033.fdocument.pub/reader033/viewer/2022041710/5e47b706014a36008b2cc499/html5/thumbnails/33.jpg)
Dept. of Metallurgy and Materials Engineering33
국가지정연구실2차(본)평가
• 혼합 분말의 영향(성분이 다른 분말 혼합)
– 2 성분 혼합 분말
– 장점1) 조성변화 용이 – 혼합율 변화 -> 조성변화
2) 성형 용이 -> soft 한 첨가 원소 사용
3) 높은 성형체 밀도 가능
4) 균일한 조직 가능 - 주조 편석 억제 가능
![Page 34: 제4장소결 (Sintering) - KOCWelearning.kocw.net/KOCW/document/2015/chosun/bk... · 2016-09-09 · Dept. of Metallurgy 2 and Materials Engineering 국가지정연구실 목표 2차(본)평가](https://reader033.fdocument.pub/reader033/viewer/2022041710/5e47b706014a36008b2cc499/html5/thumbnails/34.jpg)
Dept. of Metallurgy and Materials Engineering34
국가지정연구실2차(본)평가
– 단점1) 혼합의 균일성 필요 – 불균일 시 소결체 조성 불균일
2) 두 성분 사이의 확산 제어 어려움
– Kirkendal 현상 발생 시 → 기공형성
– swelling 발생
3) 소결 공정 최적화 어려움-성분상의 제어 필요
4) 원하지 않은 상 형성 가능
– brittle한 금속간화합물 형성 가능
– 예) Cu-Sn• Sn (232℃) 녹은 후 Cu 사이에 침투
• Sn 부분 기공으로 남음
• 700℃에서Cu에 빠른 확산으로 Swelling 발생
![Page 35: 제4장소결 (Sintering) - KOCWelearning.kocw.net/KOCW/document/2015/chosun/bk... · 2016-09-09 · Dept. of Metallurgy 2 and Materials Engineering 국가지정연구실 목표 2차(본)평가](https://reader033.fdocument.pub/reader033/viewer/2022041710/5e47b706014a36008b2cc499/html5/thumbnails/35.jpg)
Dept. of Metallurgy and Materials Engineering35
국가지정연구실2차(본)평가
활성 소결• 활성소결의 대표적인 예
– W에 Ni 또는 Co 활성제를 < 0.4% 이하의 미량을 첨가하는 경우
• 활성제가 첨가되면 일반적인 W의 소결온도인 2300oC를 약 1200oC로 낮추어 소결하여도 완전한 조밀체를 얻을 수 있음
• 활성제의 첨가로 저온 소결이 가능하게 되는 것은 촉진된 입계 확산의 영향
![Page 36: 제4장소결 (Sintering) - KOCWelearning.kocw.net/KOCW/document/2015/chosun/bk... · 2016-09-09 · Dept. of Metallurgy 2 and Materials Engineering 국가지정연구실 목표 2차(본)평가](https://reader033.fdocument.pub/reader033/viewer/2022041710/5e47b706014a36008b2cc499/html5/thumbnails/36.jpg)
Dept. of Metallurgy and Materials Engineering36
국가지정연구실2차(본)평가고상 소결 상태도(sintering diagram)
• 성분상간의 반응을 고려한 소결 현상 예측
• 사용하는 원료분말 간의 반응을 고려하여 반드시 사전 논의 되어야 함– 2상 조성에서 성분 원소간 고용도에 따른 상태도
• 상호고용도 ↑ -> 소결 조밀화 및 균질화 ↑
• 기지금속 내 첨가원소 고용도 ↑ -> Swelling 발생
• 상호 고용도 ↓ -> 복합재 형성, 낮은 소결
• 첨가원소 내 기지금속 고용도 ↑ -> 활성소결, 2차상 발생가능
![Page 37: 제4장소결 (Sintering) - KOCWelearning.kocw.net/KOCW/document/2015/chosun/bk... · 2016-09-09 · Dept. of Metallurgy 2 and Materials Engineering 국가지정연구실 목표 2차(본)평가](https://reader033.fdocument.pub/reader033/viewer/2022041710/5e47b706014a36008b2cc499/html5/thumbnails/37.jpg)
Dept. of Metallurgy and Materials Engineering37
국가지정연구실2차(본)평가
• 상호 고용도에 의한 고상소결
![Page 38: 제4장소결 (Sintering) - KOCWelearning.kocw.net/KOCW/document/2015/chosun/bk... · 2016-09-09 · Dept. of Metallurgy 2 and Materials Engineering 국가지정연구실 목표 2차(본)평가](https://reader033.fdocument.pub/reader033/viewer/2022041710/5e47b706014a36008b2cc499/html5/thumbnails/38.jpg)
Dept. of Metallurgy and Materials Engineering38
국가지정연구실2차(본)평가
• 2원 공정 상태도에서 고상소결 가능점
– 상호 고용도를 고려하고 액상 출현이 없는 지점
– Point에서 B는 기지상, A는 첨가원소
– 2원 공정상으로 소결 온도 성분원소의 Tm 보다 낮음
– B의 고용도는 상태적으로 A에 높음
![Page 39: 제4장소결 (Sintering) - KOCWelearning.kocw.net/KOCW/document/2015/chosun/bk... · 2016-09-09 · Dept. of Metallurgy 2 and Materials Engineering 국가지정연구실 목표 2차(본)평가](https://reader033.fdocument.pub/reader033/viewer/2022041710/5e47b706014a36008b2cc499/html5/thumbnails/39.jpg)
Dept. of Metallurgy and Materials Engineering39
국가지정연구실2차(본)평가
• 2원 공정상의 고상소결 상태도
고상소결 point
![Page 40: 제4장소결 (Sintering) - KOCWelearning.kocw.net/KOCW/document/2015/chosun/bk... · 2016-09-09 · Dept. of Metallurgy 2 and Materials Engineering 국가지정연구실 목표 2차(본)평가](https://reader033.fdocument.pub/reader033/viewer/2022041710/5e47b706014a36008b2cc499/html5/thumbnails/40.jpg)
Dept. of Metallurgy and Materials Engineering40
국가지정연구실2차(본)평가
• Q1. 고상 상태도에서 소결체의 미세구조를 예측하고, 주조조직과 비교하면?
• Q2. 활성소결 현상은 무엇인가? 실제 사용 예를 들어 보시오.
• Q3. 2 입자 모델을 이용하여 가능한 물질 수송기구를 설명하시오.
![Page 41: 제4장소결 (Sintering) - KOCWelearning.kocw.net/KOCW/document/2015/chosun/bk... · 2016-09-09 · Dept. of Metallurgy 2 and Materials Engineering 국가지정연구실 목표 2차(본)평가](https://reader033.fdocument.pub/reader033/viewer/2022041710/5e47b706014a36008b2cc499/html5/thumbnails/41.jpg)
Dept. of Metallurgy and Materials Engineering41
국가지정연구실2차(본)평가Preview