가열 및 온도 제어 장치는 섬세한 열 균형을 관리하여 다이아몬드/알루미늄 복합재의 구조적 무결성을 제어합니다. 정밀한 2단계 가열 곡선을 사용하여 매트릭스를 액화하기 전에 원료를 정제하여 복합재에 결함이 없고 화학적 분해가 발생하지 않도록 합니다.
LSS 가열 장치의 핵심 기능은 취성이 있는 탄화알루미늄상이 형성될 시간을 허용하지 않고 완전한 매트릭스 침투를 가능하게 하는 것입니다. 최고 온도에서의 유지 시간을 엄격하게 제한함으로써 시스템은 재료의 기계적 성능을 보존합니다.
2단계 가열 프로토콜
고품질 복합재를 얻기 위해 시스템은 가열 공정을 개별 단계로 분리하며, 각 단계는 특정 물리적 기능을 수행합니다.
1단계: 450°C에서의 오염 제거
가열 곡선의 첫 번째 단계는 원료 혼합물의 순도를 목표로 합니다. 시스템은 온도를 450°C까지 올립니다.
이 온도에서 주요 목표는 휘발성 오염 물질을 제거하는 것입니다. 이 단계는 원료에 갇힌 수분과 흡착된 가스를 효과적으로 제거합니다.
녹이기 전에 이러한 가스를 제거하는 것이 필수적입니다. 그대로 두면 최종 제품에 기공이나 다공성이 생겨 복합재가 심각하게 약해집니다.
2단계: 683°C에서의 액화
오염 제거가 완료되면 온도를 683°C까지 올립니다.
여기서 목표는 알루미늄 매트릭스를 완전히 녹은 상태로 변환하는 것입니다. 이 특정 온도는 알루미늄이 우수한 유동성을 갖도록 보장합니다.
높은 유동성은 금속이 다이아몬드 입자 사이의 공간을 완전히 침투하여 조밀하고 균일한 복합재 구조를 형성하는 데 필요합니다.
유동성과 화학적 안정성 균형
LSS 가열 장치의 가장 중요한 측면은 단순히 온도에 도달하는 것이 아니라 흐름과 화학 반응 간의 "절충"을 관리하는 것입니다.
탄화알루미늄의 위협
고온에서는 다이아몬드(탄소)와 알루미늄 매트릭스 사이에 화학 반응이 일어날 위험이 있습니다.
이 반응은 탄화알루미늄을 생성하며, 이는 재료의 강도를 저하시키는 취성이 있는 상입니다. 이 상의 제어되지 않은 형성은 재료의 불안정성과 성능 저하로 이어집니다.
시간의 결정적인 역할
이러한 분해를 방지하기 위해 제어 장치는 683°C 최고 온도에서의 유지 시간을 엄격하게 제한해야 합니다.
시스템은 알루미늄이 흐르고 다이아몬드를 결합하기에 충분한 시간을 제공하도록 설계되었지만, 취성이 있는 탄화물 상이 형성될 만큼 충분한 시간은 아닙니다.
이 타이밍의 정밀성은 내구성 있는 복합재와 취성 파괴 사이의 차이를 만듭니다.
목표에 맞는 올바른 선택
가열 장치의 매개변수는 성형 공정의 성공을 결정합니다. 온도와 타이밍 간의 관계를 이해하면 품질 관리가 향상됩니다.
- 결함 방지가 주요 초점인 경우: 450°C 단계가 수분과 가스를 완전히 제거하여 다공성을 방지하기에 충분한지 확인하십시오.
- 재료 강도가 주요 초점인 경우: 완전한 침투를 달성하면서도 취성이 있는 탄화알루미늄 형성을 억제하기 위해 683°C에서의 유지 시간이 최소화되었는지 확인하십시오.
이 2단계 열 곡선을 엄격하게 준수하는 것이 다이아몬드/알루미늄 복합재에서 안정적인 성능을 보장하는 유일한 방법입니다.
요약표:
| 가열 단계 | 목표 온도 | 주요 기능 | 품질에 미치는 영향 |
|---|---|---|---|
| 1단계: 오염 제거 | 450°C | 수분 및 흡착 가스 제거 | 다공성 및 내부 기공 제거 |
| 2단계: 액화 | 683°C | 용융 상태 및 높은 유동성 달성 | 완전한 침투 및 조밀한 구조 보장 |
| 유지 시간 제어 | 최고 온도(683°C) | 화학 반응 시간 최소화 | 취성이 있는 탄화알루미늄 형성 억제 |
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참고문헌
- Hongyu Zhou, Wenyue Zheng. Improved Bending Strength and Thermal Conductivity of Diamond/Al Composites with Ti Coating Fabricated by Liquid–Solid Separation Method. DOI: 10.3390/ma17071485
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