[신소재공학실험] 세라믹실험_Final Report

소개

"[신소재공학실험] 세라믹실험_Final Report"에 대한 내용입니다.

목차

1. Explain CuO doped Al2O3 synthesizing and analyzing procedure in detail.(10)
2. Explain phenomena occur during the calcination and sintering processes, respectively. Compare those two processes with particular attention on diffusion of matters and changes in morphology.(10)
3. Discuss how to improve the diffusion of atoms in sintering process.(15)
4. Explain three kinds of density (a. theoretical density, b. apparent density, c. bulk density) for ceramics. (25)
5. Compare measured density of specimens at different CuO contents. If those are different, discuss reasons and how the values of densities related to the degree of sintering. (25)
6. Discuss why surface of the ceramic materials need to be surface-coated with metallic materials for SEM analysis. (15)

References

본문내용

우선 bulk density와 apparent density 각각의 relative density를 비교해보면, 모든 경우에 대해서apparent density가 더 큰 값을 가진다. 동일한 시편으로 계산했음에도 이런 결과가 나타나는 이유는 apparent density는 closed pore를 고려한 값이며, bulk density의 경우에는 open pore와 closed pore까지 sintering이 되었다고 생각하고 부피를 계산했기 때문이다.
각 CuO wt%에 대해서 온도에 따른 density 변화를 살펴보자. 1450 ℃일 때의 relative density가 1200 ℃일 때의 값보다 큰 것으로 보아, 1450 ℃일 때 sintering이 더 잘 되었음을 알 수 있다. 이는 sintering agent로 사용한 CuO 때문이다. CuO의 melting point는 1326 ℃로 1450 ℃에서는 liquid, 1200 ℃에서는 solid로 존재한다. 따라서 1450 ℃에서만 CuO가 sintering agent로서 올바로 작용할 수 있다. 이 때, liquid로 phase transform한 CuO가 입자 간의 마찰을 줄이고 capillary force로 입자를 재배치한다. 이렇듯 CuO가 atom이 grain boundary와 surface 등에서 neck으로 이동하기 쉬워지는 등 diffusion을 용이하게 만든다. 이것이 바로 liquid phase sintering이다. 1200 ℃에서는 이 liquid phase sintering이 일어나지 못해 relative density가 상대적으로 낮다.
CuO가 0wt%인 경우에도 1450 ℃일 때의 relative density 값이 더 큰데, 이는 온도가 높아 diffusion이 활발하게 일어났기 때문이다. 온도가 높아질수록 energy barrier를 넘길 수 있는 atom이 많아지는 데에서 기인한다.
이 결과는 SEM을 통해서 눈으로도 확인할 수 있다.

참고자료

· Perander, L, Evolution of Nano- and Microstructure During the Calcination of Bayer Gibbisite to Produce Alumina. Retrieved June 20, 2015
· 이해원, AIN Microsturcture Evalution through Hg-porosimetry, Analytical Science & Technology(Journal of the Korean Society of Analytical Sciences), Vol. 5, No.2, 1992. 5, pp.1~6
· K. S. Chou, Synthesis of Nanosized Silver Particles by Chemical Reduction Method, Materials Chemistry and Physics, 64, 2000
· 18-2 신소재공학실험_PPT 소개자료
· ㅇㅇㅇ 교수님,Sintering and analysis of ceramic materials : Experimental Manual, Department of Materials Science and Engineering
· Barsoum. M., 2003, Fundamentals of Ceramics, Bristol, UK, Abingdon: Taylor & Francis Group
· 최종안, 은 점토를 이용한 향기나는 금속의 제조와 특성에 관한 연구, 제 51회 전국과학전람회, 2005. 7, pp.3~4