[신소재]지르코니아(Zirconia) 상전이

소개

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목차

1). Zirconia의 특징
2). Zirconia의 상전이
3). Zirconia의 실험 (H+/M+=0.95, HO/M+=180)
4). Zirconia의 향후 시장전망

본문내용

1). Zirconia의 특징

Zirconia는 zircon(ZrSiO)와 Baddelyite(ZrO)광물에서 얻을 수 있는 재료로서 우수한 특성으로 인하여 여러 분야에서 사용되고 있다.

이 Zirconia는 일반적으로 1-2%의 hafnium을 함유하고 있으며 이 hafnium은 원자력 분야에서 지르코니움 금속을 사용할 때만 제거할 필요가 있다.

Zirconia는 높은 용융온도(약 2,700℃)를 갖는 내열성 재료로서 이외에도 낮은 열전도도, 산성에섬 알카리성 영역까지의 넓은 내화학안정성을 가지며 낮은 열 팽창성, 고강도 및 고경도(7.0이상의 모오스 경도)의 내마찰성 등 우수한 재료적 특성을 지고 있어 19세기초부터 유리용융용, 제철 제가용 등의 내열 재료로 사용되어 왔으나, 세라믹 재료가 갖고 있는 취성 때문에 그 활용 범위가 제한되어 왔다.

그러나, 1975년Garvie 등이 상변태에 의하여 강도가 증진되며 세라믹스의 단점인 취성을 개선할 수 있음이 밝혀진 후, 고강도 및 고인성의 Zirconia 세라막스 제조의 대한 연구가 활발하게 진행되었으며 그 결과 다양한 분야에 Zirconia가 활용되게 되었다.

Zirconia는 온도에 따라 결정 구조가 변화하는 데 상온에서는 monoclinic 결정구조를 갖는다. 이 결정구조는 우수한 유전성, 압전성 및 이온 전도성을 갖는다. 이와같이 특성은 Zirconia를 산소센서, 착화소자 및 음파탐지기 등에 활용할 수 있게 한다.

이 monoclinic 결정구조는 약 1,200℃ 이상에서 totragomal 구조로 변화하는 데 이 상변태는 마르텐사이트 알려져 있으며, teragomal 구조에서monoclinic 구조로 변텐될 때 3-5%의 급격한 체적 변화가 발생되므로 순수한 Zirconia를 소결할 때 이체적변화에 기인한 균열이 생기게 되어 치밀한 소결체를 얻을 수 없다.

치밀한 Zirconia 소결체를 얻기 위해서 CaO, MgO, CeO, YO 등의 다양한 산화물을 안정화제로 첨가하는데, 이와 같은 안정화제를 첨가함에 따라 상온에서 안정한 상이 monoclinic 구조가 아닌 tetragomal 또는 cubic 구조가 되어 냉각 도중에 변태가 일어나지 않아 균열을 피할 수 있다.

참고자료

· http://blog.naver.com/loessash/120006381599
· - http://kcers.icm.re.kr/paper/list.jsp?jnl_code=0&year=1996&no=4
· - http://plaza.snut.ac.kr/%7Emse/korea/professor/pro/hwang/bi00_22.htm
· - http://www.chosun.ac.kr/%7Ejklee/cyber/down/eng/3.hwp
· - http://blog.naver.com/supdra.do?Redirect=Log&logNo=120008856026
· - http://blog.naver.com/kkosiry.do?Redirect=Log&logNo=40010786115
· - 세라믹 工學
· - 금속 상변태