| 학회 | 한국재료학회 |
| 학술대회 | 2008년 봄 (05/22 ~ 05/23, 상록리조트) |
| 권호 | 14권 1호 |
| 발표분야 | 구조재료 |
| 제목 | Ce-TZP계 세라믹스의 저온열화거동 |
| 초록 | 단사정상의 ZrO2에 3mol%의 Y2O3가 첨가되어 제조된 3Y-TZP 소결체는 우수한 강도와 높은 인성으로 인하여 구조용 세라믹재료로서 널리 활용되고 있다. 그러나 3Y-TZP 세라믹스는 150~300℃의 온도와 다량의 수분이 존재하는 분위기에서 정방정상이 단사정상으로의 상전이가 발생하고, 이로 인한 시편의 미세균열 및 파괴가 발생하는 저온열화현상으로 인하여 사용에 제약을 갖게 되었고 이를 극복할 수 있는 지르코니아계 세라믹스에 대한 연구가 활발히 진행되어지고 있다. 따라서 본 연구는 Ce-TZP계 세라믹스를 이용하여 저온 열화현상을 극복하며 높은 기계적 특성을 갖는 세라믹스를 제조하기 위하여 CeO2의 고용량(8~20 mol%)에 따른 기계적 특성을 파악하고, Fe2O3(0.2~2.0 wt%)의 첨가를 통한 3Y-TZP에 근접한 기계적 특성을 갖는 치밀 소결체를 제조하고자 하였다. 단사정상의 ZrO2에 16 mol%의 CeO2를 첨가했을 경우 1350℃에서 소결되기 시작하였으며 1450℃에서는 6.28g/cm3의 밀도와 1020HV의 미세경도값을 갖는 안정적인 소결체를 얻을 수 있었다. 이에 Fe2O3가 1 wt% 첨가되어질 경우 1250℃에서 6.31g/cm3의 밀도와 1220HV의 높은 기계적 강도를 갖는 16Ce-TZP 세라믹스를 제조할 수 있었다. 200℃에서 15 psi의 수증기 분위기에서 행하여진 저온 열화 관찰시 3Y-TZP 세라믹스는 결정립의 크기가 0.25 ㎛ 이상의 모든 소결시편에서 파괴가 관찰 되었으며, CeO2로 고용되어진 Ce-TZP계 세라믹스는 200 시간까지 밀도 및 경도, 상변화가 전혀 관찰되지 않았다. 따라서 본 연구는 CeO2를 안정화제로 첨가함으로써 ZrO2의 저온열화를 억제하고 Fe2O3를 첨가하여 저온에서도 우수한 기계적 특성을 갖는 Ce-TZP계 세라믹스를 제조할 수 있었다. 감사의글: 본연구는 산업자원부와 한국산업기술재단의 지역혁신 인력양성사업으로 수행된 연구결과입니다. |
| 저자 | 황진명1, 정승화1, 홍경표2, 문종수1, 강종봉2 |
| 소속 | 1경남대, 2(주)쎄노텍 부설 부품소재 (연) |
| 키워드 | 저온열화; Ce-TZP; Fe2O3 |
