분야
hwpA. 실험목적
알루미나를 소결 후 각각 소결체를 각각 1400˚C, 1500˚C, 1600˚C에서 2시간 소성시킨 후 아르키메데스 원리를 이용하여 밀도를 측정하는 실험이다.
이 실험을 통하여 아르키메데스의 원리를 이용하여 각 소결온도별로 밀도변화를 측정하고 소결온도와 밀도와의 관계를 이해 할 수 있다.
B. 이론적 배경
· 소결(Sintering)이란?
1. 소결의 정의 및 명칭
소결은 입자들을 정합적(coherent)으로 결합하여 원자적 차원에서 종종 발생되는 물질이동을 통한 고상구조화에 대한 열처리 과정이다. 결합은 강도를 증가시키며 계의 에너지를 낮추게 한다. 다음으로는 소결시에 이루어지는 관찰을 이해하는데 중요한 몇가지 용어들을 정의할 필요가 있다. 밀도는 단위부피당 질량이다. 분말은 효과적으로 공간을 채우지 못한다. 예를 들면, 동일 크기의 구들은 용기의 대략 60%를 채우게 되며, 진동하에서도 최대 충진 밀도인 64%에 도달된다. 그 외에도 입자모양 및 압력을 적용하여 더욱 높은 밀도가 얻어질 수 있지만 입자들 사이에는 항상 기동이 존재한다. 따라서, 모든 분말구조는 초기에 다공성이다. 이러한 초기구조를 “성형(green)" 상태라고 하며 소성되지 않은 분말상태를 나타낸다. 형상은 있으되 소성되지 않은 분말을 종종 성형체(compact)라고 하며 압축성형된 상태를 나타낸다. 대부분의 성형체는 밀도 증진 및 형상 부여를 위하여 분말에 압력을 가하여 제조된다. 성형체는 대체로 약하며, 비타민 알약과 아스피린은 압축된 분말의 일반적인 예이다. 이러한 성형체들은 강도 및 다른 물성값들의 증가를 위하여 소결된다.
2. 소결의 종류
(1) 고상소결
· 기본개념
소결은 입자들이 가열됨에 따라 입자들 간에 고상결합을 형성하는 것이다. 결합은 자유표면을 제거함으로써 표면에너지를 감소시키며, 입자성장을 통한 2차적인 입계 면적 소멸이 수반된다. 가열이 계속됨에 따라 기공 부피는 감소하며, 길이 변화가 바람직하지 않은 소결계도 많이 있지만 성형체는 수축된다. 따라서 상업적인 소결에는 치밀화에 중심으로 한것과 길이변화를 고려할 필요가 없는 강화를 중심으로 한 두가지 형태가 있다.
