50 Mpa 압력이 Ti3Sic2 소결에 미치는 영향은 무엇입니까? 고성능 세라믹의 밀도 99% 이상 달성

Ti3SiC2 소결 중에 50 MPa의 축 압력을 가하는 직접적인 효과는 입자 재배열을 즉시 촉진하고 고온에서 소성 유동을 유도하는 것입니다. 이 기계적 힘은 내부 기공을 적극적으로 제거하여 소결 공정을 가속화하여 상대 밀도 99% 이상을 달성합니다.

핵심 요점: 50 MPa의 압력을 가하는 것은 재배열 및 소성 유동을 통해 입자를 기계적으로 함께 밀어붙이는 소결 촉매입니다. 이 단계는 우수한 기계적 및 전기적 성능의 전제 조건인 이론적 밀도에 가까운 밀도를 달성하기 위해 기공을 제거하는 데 필수적입니다.

압력 보조 소결 메커니즘

50 MPa 축 압력의 적용은 단순히 재료를 제자리에 고정하는 것이 아니라 입자의 움직임을 적극적으로 유도합니다.

재료가 가열됨에 따라 외부 압력은 개별 입자가 더 효율적인 패킹 구성으로 이동하고 회전하도록 강제합니다.

이러한 재배열은 소결 공정 초기에 입자 사이의 공극 부피를 줄입니다.

높은 소결 온도에서 재료는 더 유연해집니다. 적용된 압력은 소성 유동을 유도하여 이를 활용합니다.

재료는 50 MPa 하중 하에서 효과적으로 변형되어 입자 재배열만으로는 제거할 수 없었던 나머지 공극을 채웁니다.

이 메커니즘은 입계 사이의 최종적이고 완고한 간격을 닫는 데 중요합니다.

이 압력으로 해결되는 주요 구조적 결함은 내부 기공입니다.

충분한 압력이 없으면 기공은 재료를 약화시키는 응력 집중점으로 작용합니다.

재배열과 소성 유동의 조합은 이러한 기공을 미세 구조에서 짜내어 단단하고 연속적인 매트릭스를 형성합니다.

압력은 소결 동역학의 촉매 역할을 합니다.

입자 간의 거리를 기계적으로 줄임으로써 소결 공정이 크게 가속화됩니다.

이를 통해 재료는 열만으로는 도달할 수 있는 것보다 더 빨리 최종 밀도에 도달할 수 있습니다.

이 압력을 적용하는 궁극적인 목표는 상대 밀도 99% 이상을 달성하는 것입니다.

이는 재료가 거의 완전히 고체 Ti3SiC2이고 공극이 거의 없는 "이론적 밀도에 가까운 밀도"라고 합니다.

밀도는 단순한 물리적 측정치가 아니라 성능을 결정하는 요소입니다.

이 밀도 수준을 달성한 벌크 재료는 우수한 기계적 특성을 나타냅니다.

또한 공극 제거는 전자 흐름의 중단 없는 경로를 보장하여 전기 전도도를 직접적으로 향상시킵니다.

Ti3SiC2 제작 품질을 극대화하려면 축 압력과 관련하여 다음 사항을 고려하십시오.

구조적 무결성이 주요 초점인 경우: 사소한 기공이라도 기계적 강도를 크게 저하시킬 수 있으므로 내부 기공을 제거하기 위해 전체 50 MPa를 적용해야 합니다.
전기 전도도가 주요 초점인 경우: 재료 매트릭스를 통한 최대 전도도를 보장하기 위해 이 압력으로 가능한 99% 이상의 상대 밀도를 달성하는 것을 우선시해야 합니다.

50 MPa의 축 압력을 활용함으로써 다공성 세라믹 본체에서 완전한 밀도를 가진 고성능 재료로 전환됩니다.

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ZhengMing Sun, Toshihiko Abe. Ternary Compound Ti<SUB>3</SUB>SiC<SUB>2</SUB>: Part I. Pulse Discharge Sintering Synthesis. DOI: 10.2320/matertrans.43.428

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