Cobalt and VC powders were ball milled with M2 grade high speed steel powders under various ball to powder ratios. The powders milled under higher ball to powder ratio become finer, more irregular and have a broader size distribution, and thus possess a lower compressibility and a better sinterability regarding densification. Increasing the ball to powder ratio lowered the sintering temperature to obtain the density level necessary to isolate all the pores. Lowering the sintering temperature is very critical to maintain fine microstructure since grain and carbide coarsening are accelerated by higher sintering temperature due to more liquid phase formation. The powders obtained by ball milling at 20 to 1 ratio has the lowest compressibility but has the best sinterability, almost compatible to unmilled pure M2 powders. A sintered body over 97% theoretical density with fine microstructures having average grain size of ~10 microns was obtained from the powder by sintering at 1260 for 1 hour in vacuum. XRD results indicate that two types of carbides are mainly present in the sintered structure, MC and type. The MC type carbides are more or less round shaped and mainly located at the grain boundaries whereas the type are angular shaped and mainly located inside the grains.

A series of test were undertaken in order to estabilish the effect of different milling variables on dimension and quality of aluminium flake powder. Milling conditions such as initial powder size, milling container rotation speed, milling time, and ball size were varied to produce aluminium flake powder. Flake powder could then be obtained with size range from 15 m to 40 m with a maximum specific surface area of 5 /g by controlling milling conditions. Diameter of milled powders with different milling container rotation speed and ball size were compared with that obtained from theoretical model. The best flake powder was obtained in milling condition of initial powder with average size of 19 m, mill container rotation speed of 80 rpm, balls of 9.5 mm diameter, and milling time of 40 hours.

석영(SiO2)은 지각의 암석을 형성하는 주요 광물 중의 하나이다. SiO2의 원자 구조는 다양한 마찰 과정에 서 변화할 수 있다. 비정질화, 수화 및 실리카겔 형성을 수반하는 석영 암석의 마찰 감소는 지진 및 관련 현상에 대 한 광물학적 통찰력을 제공한다. 볼 밀링과 회전 전단 실험을 이용하여 상기 현상의 광물학적 기원이 밝혀지고 있 다. 본 연구에서는 밀링 과정에서의 다양한 변수를 고려하여 SiO2의 비정질화를 위한 볼 밀링의 최적 실험 조건을 결정하였다. 높은 밀링 속도에서 볼 밀링 시간이 증가함에 따라 SiO2의 결정도는 점차 감소하여 비정질화되었다. 밀링 매체의 마모 정도와 SiO2의 비정질화에 미치는 영향은 서로 다른 밀링 재료(ZrO2, stainless steel)를 사용하여 분석하였다. 밀링 시간이 증가함에 따라 볼의 마모량이 증가하였다. 또한 볼에서 마모된 스테인리스스틸 입자는 비 정질화되는 SiO2와 상호작용하여 Si-O-Cr을 형성하는 경향이 있다. 이러한 결과는 SiO2와 같이 비교적 경도가 높 은 다양한 물질들의 볼 밀링에 의한 원자 구조의 변화 과정을 이해하고, 다양한 지질학적 마찰 과정을 이해하는 데 도움이 될 것이다.

활석은 T-O-T 구조의 함수 마그네슘 층상규산염 광물로서, 화학적 안정성과 흡착성 등의 특성을 가지고 있어 다양한 산업분야에서 첨가제, 코팅제 등으로 활용되어 왔다. 최근 나노 복합체의 안정성 향상을 위한 첨가제로서 활석 나노입자가 각광받고 있다. 본 연구에서는 고에너지 볼 밀을 이용하여 기계적인 방법으로 활석 나노입자를 형성하고, 분쇄시간에 따른 입자크기 및 결정도의 변화를 알아보고자 하였다. X-선 회절 분석 결과, 분쇄가 진행됨에 따라 활석의 피크 폭이 점진적으로 증가하여720분 분쇄 후, 활석은 비정질에 가까운 X-선 회절패턴을 보여준다. 레이저회절 입도 분석 결과, 약12 μm이었던 활석의 입도는 분쇄가 진행됨에 따라 약 0.45 μm까지 감소하였으나, 120분 이상 분쇄를진행하여도 뚜렷한 입도의 감소가 관찰되지 않았다. 반면, BET 비표면적은 분쇄 720분까지 꾸준히 증가하여, 분쇄에 따른 입도 또는 형태의 변화가 지속적으로 일어남을 지시한다. 주사전자현미경 및 투과전자현미경 관찰 결과, 720분 분쇄 후 약 100~300 nm 내외의 층상형 입자들이 마이크로 스케일의응집체로 존재함을 확인하였다. 이와 같은 결과는 분쇄시간이 증가함에 따라 활석의 입자크기 및 형태는 지속적으로 변화하지만, 나노입자의 특성상 재응집이 일어나 마이크로 크기의 응집체를 형성하고 있음을 지시한다. 또한 활석의 분쇄에서 판의 크기, 즉 a축, b축 방향의 길이는 감소 한계가 존재하며, 분쇄가 진행될수록 판의 두께, 즉 c축 방향의 길이 감소가 주된 분쇄 메커니즘으로 생각된다. 본연구의 결과는 나노 활석의 형성 메커니즘에 대한 이해를 고양할 수 있을 것으로 기대된다.

최근 서브미크론 영역의 초미분쇄는 세라믹, 전자재료 등 새로운 기능성 물질의 개발과 더불어 매우 중요하게 인식되고 있다. 특히, 초미립자에 대한 수요증가에 따라 분쇄기로서 교반볼밀의 중요성도 증가하고 있다. 본 연구에서는 1 mm의 볼을 사용하고 700 rpm의 회전속도로 조작한 교반볼밀을 이용하여 방해석, 납석, 활석 등의 무기분말을 시료로 분쇄실험을 행하였다. 무기분말의 분쇄 시, 분쇄 특성의 정량적인 규명을 위하여, 입자의 크기 및 그 분포특성의 분석을 통해 분쇄산물의 입도분포를 얻음과 동시에 중위경의 변화를 관찰하였다. 방해석의 경우 원시료의 중위경이 6.49μm에서 0.47μm로, 납석의 경우 3.91μm에서 1.14μm까지 입자크기가 크게 작아졌으나, 활석의 경우 10.30μm에서 6.67μm까지만 작아져서 많은 변화를 보이지 않았다. 또한, 분쇄산물의 여러 가지 측정 결과를 토대로 분쇄조작 시 분쇄산물의 특성이 분쇄조건에 따라 분쇄속도에 미치는 영향을 알고자 하였다. 같은 실험 조작 조건에서 선택함수를 관찰한 결과, 방해석과 납석은 비슷한 분쇄거동을 보이는 것을 알 수 있었으나, 본 실험범위 내에서 활석의 분쇄거동은 크게 변화하지 않는 것이 관찰되었다.