Al/SiC 복합재의 열간 압축 시 비반응성 저융점 윤활제를 사용하는 주된 목적은 압축 공정 중 마찰을 최소화하는 것입니다. 특히, 이러한 윤활제는 분말 입자 자체와 분말과 강철 몰드 벽 사이의 저항을 줄여 재료 전체에 걸쳐 균일한 밀도를 보장하고 오염을 방지하기 위해 깨끗하게 증발합니다.
기계적 마찰을 줄이면서 가열 주기 초기에 증발하는 윤활제를 선택하면 밀도 기울기와 잔류 불순물의 일반적인 함정을 피하여 최종 복합재의 구조적 무결성을 보장할 수 있습니다.
균일한 밀도 달성
벽면 마찰 최소화
압축 공정 중 분말과 강철 몰드가 만나는 지점에서 상당한 마찰이 발생합니다.
윤활이 없으면 이 마찰은 "끌림" 효과를 일으켜 압축물의 외부 층이 중앙보다 더 밀집하게 됩니다. 비반응성 윤활제는 이를 완화하여 압력이 복합재 전체에 균등하게 전달되도록 합니다.
입자 재배열 촉진
개별 Al 및 SiC 분말 입자 사이에도 마찰이 존재합니다.
윤활제는 이러한 입자를 코팅하여 서로 더 쉽게 미끄러지도록 합니다. 이러한 향상된 흐름은 최종 소결 단계 이전에 높은 녹색 강도와 균일한 밀도를 달성하는 데 중요한 더 조밀한 공간 배열을 가능하게 합니다.
열 특성의 중요한 역할
"저융점"이 필수적인 이유
저융점 제제의 특정 선택은 오염 제어를 위한 전략적 결정입니다.
이러한 윤활제는 낮은 온도에서 녹고 증발하기 때문에 초기 가열 단계에서 빠르게 제거됩니다. 이는 복합재가 완전히 응축되기 전에 시스템에서 완전히 빠져나가도록 하여 재료 내부에 잔류 기공이나 공극이 형성되는 것을 방지합니다.
비반응성의 가치
복합재 가공에서 화학적 순도는 매우 중요합니다.
비반응성 윤활제를 사용하면 제제가 알루미늄 또는 탄화규소 매트릭스와 화학적으로 상호 작용하지 않도록 합니다. 이는 최종 제품의 기계적 특성을 저하시킬 수 있는 외부 불순물의 유입을 방지합니다.
절충점 이해
윤활과 제거의 균형
이러한 윤활제는 밀도에 필수적이지만, 제거는 정밀한 온도 제어에 크게 의존합니다.
가열 속도가 너무 빠르면 윤활제가 너무 공격적으로 휘발되어 입자 배열을 방해할 수 있습니다. 반대로, 기공이 닫히기 전에 윤활제를 완전히 증발시키기에 가열이 불충분하면 갇힌 가스가 재료의 밀도를 손상시킬 수 있습니다.
재료 호환성
모든 윤활제가 모든 복합재에 효과적인 것은 아닙니다.
선택한 특정 윤활제가 사용된 특정 알루미늄 합금에 대해 진정으로 화학적으로 불활성인지 확인해야 합니다. 한 재료 조합에 대해 "비반응성"인 윤활제가 고온에서 다른 재료에서는 역한 표면 반응을 유발할 수 있습니다.
목표에 맞는 올바른 선택
열간 압축 공정을 최적화하려면 특정 품질 지표를 기반으로 윤활제를 선택하십시오.
- 구조적 균질성이 주요 초점인 경우: 몰드 벽에서의 마찰을 최대한 줄여 밀도 기울임을 방지하기 위해 높은 전단 안정성을 가진 윤활제를 우선시하십시오.
- 재료 순도가 주요 초점인 경우: 기공 폐쇄 전에 완전한 증발을 보장하기 위해 소결 온도보다 훨씬 낮은 끓는점을 가진 윤활제를 선택하십시오.
성공은 압축 중 효과적인 윤활과 가열 중 깨끗하고 완전한 제거 사이의 균형에 달려 있습니다.
요약 표:
| 특징 | Al/SiC 열간 압축에서의 기능 | 최종 복합재에 미치는 영향 |
|---|---|---|
| 낮은 마찰 | 분말과 몰드 벽 사이의 끌림 감소 | 밀도 기울임 제거 및 균질성 향상 |
| 입자 흐름 | Al 및 SiC 입자의 재배열 촉진 | 녹색 강도 및 압축 효율 증가 |
| 저융점 | 가열 중 조기 증발 보장 | 잔류 기공 및 내부 공극 방지 |
| 비반응성 | 매트릭스와의 화학적 상호 작용 방지 | 높은 화학적 순도 및 기계적 무결성 유지 |
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참고문헌
- Mangambari, Muhammad Syahid. The Effect of Hot Pressing on the Mechanical Properties of Metal Composites (AI/Sic) Result from Metallurgical Processes with Heating Temperature Variations in Bushing Making. DOI: 10.25042/epi-ije.022023.04
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