Ni-doped W 의 활성소결에 있어서 성형압과 수축율의 관계

국문 초록 (Abstract)

1. 서론
Ni-doped W의 활성소결에 대한 많은 연구^(1-3))가 진행되었으나 그 소결기구에 있어서 成型壓의 영향은 거의 무시 되 왔다. 本 硏究에서는 Ni-doped W의 成型體의 성형압과 수축율 관계를 조사하였다.
수축율은 성형壓에 따라 변화함을 보여 Brophy^(1)) 모델은 수정이 불가피하다.
2. 실험방법
순도 99.9%, 平均粒度 3.5㎛(1-5㎛)의 W 분말을 8-38kgf/㎟ 의 압력으로 성형압축시킨후에 Ni-활성제를 침적법에 의해 혼합했으며, 소결은 Si-C 발열체의 전기로에서 H₂+H₂O(30℃의 포화중기압)의 분위기에서 1150±10℃의 등온에서 행해졌으며 수축율은 선택된 시간 간격으로 Micrometer로 측정하였다.
3. 실험결과 및 고찰
성형체의 green density가 8.7g/㎤에서 11.53g/㎤으로(성형압 0.45-0.60)변함에 따라 수축율지수는 0.21에서 0.525로 변화하였으며 초기단계 소결에서는 처음 5분간에서는 green density가 적은 시료가 큰 수축율지수를 보였으며 곧 수축율의 변화를 보여 중간단계의 소결에서는 그림 1)에서 나타난 바와 같이 성형율 0.45-0.60 범위에서 소결율은 대략 green density에 비례하여 green density가 큰 시료에서 큰 수축율지수를 나타내었다.
Brophy 등은 球狀의 均一한 粒度를 갖는 粒子에서 그들의 모델을 세웠으나 實燒結系에서는 이 조건을 만족하기가 매우 어렵다. 또한 소결 조건에 영향을 주는 성형체의 기공율, 粒子間의 접촉면적^(4))등의 要因이 되는 성형압을 그들의 모델에서는 무시하였다. 때문에 實燒結系에서의 소결기구는 Brophy 모델에 근거를 두어 해석할 수 없으며 그들이 측정한 수축율지수 0.5는 Ni-활성제의 특성이라는 점에 의문이 생긴다.
4. 결론
1). Ni-doped W의 소결에 있어서 측정되는 수축율지수는 성형압에 따라 변하며 수축율지수 0.5는 Ni-활성제의 특성에 의한다고 할 수 없다. 더욱 實燒結系에서 소결율에서 소결기구를 결정할 때 성형압의 영향은 고려되어야 한다.
2). 성형율에 따르는 수축율 거동은 소결 초기에서 green density가 적은 시료에서 큰 수축율을 보였으나 곧 수축율의 변화를 보여 소결 중간단계에서 green density가 큰 시료에서 큰 수축율을 나타내 성형율과 수축율은 대략 직선적으로 비례함을 보였다.