[재료공학] β-SiAlON의 x선 회절분석

소개글

항공기 레이돔에 적합한 β-SiAlON 조성비를 알기위한 X-선 회절분석에 관한 설계입니다.

목차

1. 설계 과제의 개요
1.1 설계 목표
1.2 설계의 필요성

2. 부품 및 재료 선정
2.1 항공기 부품의 선정
2.2 레이돔 재료
2.2.1 Si3N4

3. 설계 수행내용
3.1 재료 선택
3.1.1 β-SiAlON 선택 이유
3.1.2 XRD 분석의 필요성
3.2 β-SiAlON 제조 방법
3.3 온도에 따른 SiAlON의 상의 판별
3.3.1 열처리
3.3.2 소결온도
3.2 소결첨가제의 조성과 양에 따른 SiAlON의 상의 판별
3.3 격자상수를 통한 β-SiAlON 성분비의 확인

4. 결론

5. 참고 문헌

본문내용

SiAlON은 α,β의 두 가지 결정 구조를 가지고 있으며 두상 모두 hexagonal 구조이나 α,β의 격자 상수 a와 c는 각각 7.6060.005Å와 c=5.6160.005Å 및 a=7.6060.005Å와 c=2.9070.003Å로서 α상의 c축이 β상의 그것에 비해 약 두배로 길다. 그리고 β상의 경우 Si-N 결합층이 ABAB...의 순서로 적층되어 있고, α상의 경우에는 ABCDABCD...의 순서로 적층되어 있다. 따라서 α상과 β상을 X-ray 회절분석을 통해 구분 할 수 있고, 소결온도와 소결조제를 변수로 얻어지는 β-SiAlON 양을 X-ray 회절분석을 통해 α상과 β상의 상대적인 양의 비를 비교함으로서 확인할 수 있다

β-SiAlON의 제조는 원료분말로 α-Si3N4를 원료분말로 사용할 때 α→α-SiAlON+β-SiAlON의 상변태에 있어서 치밀화가 촉진된다고 알려져 있다. 이러한 α상-β상 복합체는 α-Si3N4에 넣는 소결첨가제의 조성과 양에 따라, 소결온도에 따라 두 상의 양이 정해진다. 따라서 본 설계는 소결 변수의 조절로 인한 미세구조의 최적화를 최종 목표로 한다. 원료분말로서 α상 Si3N4를 사용하고 소결첨가제로는 AlN,Al2O3,Y2O3로 사용한다. 첫째로, 온도에 따른 두 상의 양을 알아보기 위해 α-Si3N4와 YAG(3Y2O3·5Al2O3), AlN을 일정하게 하고 α-SiAlON과 β-SiAlON 양의 비를 비교해본다. 둘째로, 소결첨가제의 조성과 양에 따른 두 상의 양을 알아보기 위해, α-Si3N4와 YAG(3Y2O3·5Al2O3)를 일정하게 하고, AlN의 양을 변화함으로써 α-SiAlON과 β-SiAlON 양의 비가 다른 소결체를 비교해본다. 본 설계는 β-SiAlON양이 상대적으로 많은 소결체를 얻는 것을 목표로 한다.

참고 자료

[1] Charles P. Gazzara, Donald R. Messier, 「Determination of Phase Content of Si3N4 by X-Ray Diffraction Analysis」, 『Ceramic Bulletin』, Vol. 56, No. 9, 1977

[2] G. PETZOW, R. SERSALE, 「CHARACTERIZATION OF Si3N4 POWDERS」, 『Pure &AppI. Chemistry』, Vol. 59, No. 12, pp. 1673-1680, 1987

[3] Jie XU, Dongmei ZHU, Fa LUO, Wancheng ZHOU, and Peng LI, 「Dielectric Properties of Porous Reaction-bonded Si3N4 Ceramics with Controlled Porosity and Pore Size」, 『Journal of Material Science and Technology』, Vol. 24, No. 2, 2008

[4] K. H. Jack, 「Nitrogen Ceramics」, 『Trans Journal of British Ceramic Society』, Vol. 2, 1973

[5] Rupeng Zhao, Yi-Bing Cheng & Jhon Drennan, 「Microstructural Features of the α to β-SiAlON Phase Transformation」, 『Journal of European Ceramic Society』, Vol. 16, pp. 529~534, 1996

[6] 김득중, 「Si3N4/Li-Al-Silicate 요업체의 반응소결 및 기계적 성질」, 『요업재료의 과학과 기술』, Vol. 2, No. 3, 1987

[7] 김득중, 「질화규소(Si3N4) 재료」, 『요업재료의 과학과 기술』, Vol. 3, No. 3, 1988

[8] 남기우, 문석재, 박승원, 안석환, 김종순, 「소결보조재 Al2O3 및 Y2O3 첨가에 따른 Sialon 특성」, 『한국동력기계공학회』, 추계학술대회논문집, pp. 267~270, 2007

[9] 최민호, 김득중, 「α-β SiAlON의 미세제조 형성과 물성」, 『요업학회지』, Vol. 33, No. 2, pp. 169~176, 1996