금속계 세라믹계 신소재

소개

직접작성. 결과 에이플러스 받음.

목차

1. 형상기억합금(Shape Memory Alloy) - 금속계
2. 수소저장합금(Hydrogen Storage Alloy) - 금속계
3. 비정질금속재료(Amorphous Metal) - 금속계
4. 초탄성 및 초소성재료 - 금속계

본문내용

믹스로서 크게 기대되고 있다.
한편, 정방정 지르코니아는 소결 후의 냉각시에 그 입경이 임계입자경 이하이면, 압축응력장과 표면장력에 의해 단사정으로의 변태가 동결되어 실온에서 준안정한 정방정 립이 된다.

11. 사이알론(Si-Al-O-N) - 세라믹스계
를 조제로 하여 를 소결하면, Al과 O가 격자 내에 고용하여 소위 Si-Al-O-N(사이알론)이 합성된다.
가 α형인가 β형인가에 따라서 사이알론에도 α형과 β형이 있는데 두 가지 모두 뛰어난 기계적 성질을 나타낸다. --AlN 또는 --AlN계를 1650℃ 이상에서 가열하면 조성이 액상이 된다. 이 액상에 원료가 용해되어 β-사이알론으로서 석출함으로써 소결이 진행된다. 소결이 종료한 단계에서 약상의 대부분은 결정입 내에 고용하여, 입계에는 유리상이 거의 잔류하지 않는다. 그 때문에 β-사이알론의 내크리프성 및 내산화성은 보다 뛰어나다. 그러나 열충격 저항성은 보다 뛰어나다. 그러나 열충격 저항성은 보다 열세이다.
최근 Mitomo등은 --계의 소결 과정에서 α-사이알론이 생성하는 것을 발견하였다. 또한 어떤 조성에서 부분안정 사이알론이 생성하고 그 파괴인성이나 경도는 β-사이알론보다 높은 값을 나타내는가를 관찰하였다. 이와 같은 사이알론은 현재 가장 활발히 연구개발이 진행되고 있는 재료의 하나로서 미지의 가능성을 지닌 재료라고 할 수 있다.

12. BN - 세라믹스계
BN는 결정학적으로는 탄소와 비슷하다. 즉 흑연과 비슷한 육방정 h-BN, 우르짜이트형의 w-BN 및 입방정의 다이아몬드와 비슷한 c-BN이 존재한다. 이 중에서 상압에 있어서 안정상은 h-BN뿐이다. BN의 상태도는 현재로서는 매우 불안전하게 알려져 있다. c-BN은 1957년 Wenrtorf가 처음으로 합성한 재로로서 다이아몬드에 다음가는 경도와 열전도율을 갖고, 공기 중에서 1300℃까지 안정하다. 합성법에는 정적 초고압법과 충격 초고압법이 있는데 상업적으로는 전자의 쪽이 유리하다. 보통, h-BN를 원료로 하고 축매를 이용하여 고온(1200~2000℃), 고압(50~100k bar)에서 처리한다. 촉매에는 , Mg, 등 많은 종류가 이용되고 있다. c-BN의 기본 물성은 표1에 나타냈다. c-BN의 기본물성은 다이아몬드에 가까운데, 다이아몬드가 Fe, Ni, Co와 약 1000℃에서 반응하는데 대하여 c_BN은 안정하기 때문에, 합금강의 고속절삭 연삭공구에 사용되고 있다. 소결조제로서는 Al-Co, Al-Ni, Al-Mn, 등이 발견되었는데, 아직 대형구조재를 경제적으로 생산하는 단계에는 이르지 않고 있다.
h-BN은 백색, 박편상으로 미끄러지기 쉽고, 결정구조가 흑연과 비슷하기 때문에 백색흑연이라고도 불린다. 그러나 흑연과 달라서 자유전자를 갖지 않고 있기 때문에 고온에서도 높은 절연성을 나타내어 고온용의 윤활제, 이형제, 고주파 절연체로서 이용되고 있다.
분자량격자상수(상온)밀도비커스 경도체적탄성률열전도율24.8173.615Å3.485000~700029×1300W/mK

표1. c-BN의 기본물성


13. ZnO계 배리스터 - 세라믹스계
베리스터라는 것은 전압의 변화에 민감한 비직선저항체이다. 즉 어느 임계 전압 이하에서는 저항이 매우 높아 거의 전류는 흐르지 않지만, 그 인계 전압(베리스터 전압0을 넘으면 급격히 저항이 낮아지게 되어 전류를 흐르게 하는 소자이다. 종래 배리스터는 Se 배리스터, SiC배리스터 등이었는데, 서지(surge, 이상전압) 흡수용으로서 이용된 것은 SiC 배리스터였다. 그러나 이것은 전압 비직선계수(a)가 별로 크지 않아 반도체 소자 등의 과전압으로부터의 보호측면에서는 부적당했다.
상기와 같은 목적에는 ZnO를 주성분으로 하여 , CoC, MnO, , MgO, , 등을 부성분으로 첨가한 ZnO 계 배리스터가 a = 50 으로 특성적으로도 우수하다. 전자기기의 트랜지스터화, IC화에 의한 회로전압의 저전압화에 따라 DC 5~48V 정도를 대상으로 한 서지 보호소자의 필요성이 일반적으로 상하게 대두되어, ZnO 계 배리스터로서 6V 급의 것이 실용화되고있다.

14. 알칼리 이온전도체 - 세라믹스계
현재까지 매우 많은, 높은 알칼리 이온전도성을 나타내는 물질이 보고되고 있다. 이들 중에서 재료적으로 중요한 것은 표8, 10에 나타낸 바와 같이 전지용으로 검토되고 있는 β-알루미나이다.
β-알루미나는 일반식으로서 로 나타낼 수 있는 물질로, A가 알칼리 금속, M 이 3가의 금속인 경우이다. Na-β-알루미나는 A가 Na, M이 AI의 경우에서, 와 를 1500도 이상의 고온에서 반응시키면 생성한다. 결정구조는 Ag-β-알루미나의 경우와 같이 스피넬 블록이 결정의 c측 방향으로 적중 되어 있고, 스피넬 블록층간 거리는 4.76A이다. 결정 중에 AI 이온의 공격자 점과 기타의 결함이 생겨, 의 화학식에 상당하는 것보다 과잉의 Na 이온전도성이 나타난다. β-알루미나의 단결정은 c측에 직각방향으로 성장하기 때문에 단결정을 전도체로서 사용하는 것은 불편하고, 전도체로서 β-알루미나는 다결정 소결체의 형태로 사용된다.
β-알루미나와 유사한 화합물로서, β″-알루미나라고 불리는 조성의 화합물이 있다. 이 화합물의 결정구조는 결정의 c축의 길이가 Na-β-알루미나의 1.5배인 점 외에는 매우 비슷하다. 이 결정의 Na이온 전도도는 β-알루미나보다 높은 값을 나타낸다. β″-알루미나는 1500℃ 이상의 고온에서는 β-알루미나와 알루민산 나트륨 분해한다. 전술한 바와 같이 와 의 반응에는 Mg 혹은 Li 이온을 첨가하고 있다.

참고자료

· 없음