고온 안정성의 유리계로 알려진 회토류 알루미나 규산염계중, Nd2O3-Al2O3-SiO2(NdAS)계 유리의 응용범위를 찾고자 결정화유리를 제조하여 그 물성의 특성을 평가하였다. NdAS에 결정화제로 TiO2를 첨가하여 내부결정화를 유도하여 생성된 결정화유리에 대하여 결정상과 잔류유리의 물리적, 열적, 기계적 물성을 측정하였다. NdAS-TiO2유리계는 열처리와 조성 조건에 따라 생성된 표면 및 내부결정상은 같은 결정상을 갖는 것으로 X선회절의 결과로 확인되었으나, 알려 있지 않은 결정상으로 내부결정의 경우, 원자구성비는 Nd4.6Si7.2Al4.0Ti2.4O32이었다. 결정화유리의 선팽창계수는 5.4~6.2×10-6/˚C 정도로 경정성장이 일어날수록 증가되었다. 결정화유리중의 결정상의 경도와 탄성계수는각 각 12GPa, 220Gpa으로 나타난 것을 고려한다면 내부결정화에 의한 결정화유리의 물성은 고온 구조용 재료로 활용도가 넓을 것으로 본다.

PDP용 투명유전체 재료로 사용되는 PbO-B2O3-SiO2-Al2O3계의 소성과정 중에서 투명전극 (ITO)과의 반응성 및 광학적, 열적, 전기적 특성을 조사하였다. 본 연구에서 유전체막.두께는 12μm으로, 온도는 550-580˚C에서 소성한 후 여러 물성을 평가하였다 그 결과로, 유전체와 투명전극(ITO)의 반용에서, In 이온이 유전체층으로 확산이동하였으며, Sn 확산은 거의 발생하지 않았다. 선팽창계수, 유전상수, 유리전이온도,광 투과율은 유전체 조성의 PbO 양에 큰 영향을 받았다. PbO양 증가는 선팽창계수와 유전상수를 증가시킨 반면, 유리전이온도와 광 투과율온 저하시켰다. Al2O3/B2O3 비가 증가함에 따라서는 선팽창계수는 감소, 유전상수는 증가, 광 투과율은 감소하였으며, 유리 전이점 변화는 거의 나타나지 않았다.

사파이어(α-Al2O3) 단결정에 있어 basal slip (0001)1/3<1120>의 부분전위의 재결합거동을 알아보기 위해 prism plane (1120)의 사파이어 재료를 사용하여 4점 곡강도 시험을 행하였다. 이 굽힘시험은 온도 1200˚C~1400˚C에서 그리고 응력은 90MPa, 120MPa, 150MPa에서 행하여졌다 굽힘시험 동안 basal전위가 이동하기 위해 잠복기가 필요하였다. 실험온도 범위내에서 잠복기의 활성화에너지는 5.6-6.0eV이었으며, 이 잠복기는 자체-상승운동으로 분해된 부분전위들이 재결합하는데 필요한 시간인 것으로 추정되었다. 한편, 이 활성화에너지는 Al2O3에 있어 산소의 자체 확산을 위한 에너지 (대fir 6.3eV)와 거의 일치하였다. 이 결과를 통하여, 두 부분전위들의 재결합은 부분전위사이 적층결함으로 산소 자체확산에 의해 제어되는 것으로 여겨진다.

사파이어 (α-Al2O3) 단결정에 있어 basal slip (0001)1/3<1120>의 전위속도를 4점 곡강도를 이용하여, 측정하였다. 이 곡강도는 온도 1200˚C 에서 1400˚C 그리고 응력은 90MPa, 120MPa, 160MPa에서 행하여졌다. 전위속도는 4 점굽힘 시편의 굽힘변위속도에 의해 구하여졌다. 얻어진 전위속도를 이용하여 전위속도의 온도 및 응력 의존성에 대해 검토하였다. 전위속도의 온도의존성을 이용하여 basal slip 전위속도를 위한 활성화에너지를 구하였으며, 그 값은 대략 2.2±0.4eV이었다. 한편, 전위속도의 응력의존성을 나타내는 응력지수 m은 2.0±0.2이었다.

국내산 kaolinite를 소성한 다음 실리카를 선택적으로 추출하여 중기공성 γ-Al2O3를 제조하였다. 1000˚C에서 24시간 소성된 kaolinite는 소량의 무정형 실리카와 γ-Al2O3으로 이루어진 스피넬 상의 미세구조로 전이되었음을 확인하였다. 다공성 γ-Al2O3는 25~90˚C의 반응온도, 0.5~4h의 추출시간 및 1~8M의 KOH 농도범위에서 무정형 실리카를 선택적으로 용해하여 제조할 수 있었다. 90˚C, 1시간 및 4M의 KOH 농도조건에서 얻어진 γ-Al2O3는 약 40~80Å 정도의 매우 좁은 하나의 기공크기 분포를 가지고 있었으며, mesopore의 기공이 많이 생성되었다. 비표면적은 250m2/g이고, 총 기공부피는 0.654cm3/g로 나타났다.

고주파 스피터 방법으로 제조된 SnO2감지막 위에 에어로졸 화염 증착법으로 알루미나 표면 보호층을 증착하여 SnO2박막 가스 센서의 감지 특성에 미치는 영향에 대햐여 조사하였고, 표면 보호층에 귀금속 Pt를 도핑하여 Pt의 함량이 CO 및 CH(sub)4 가스들의 선택성에 미치는 영향에 대하여 조사하였다. SnO2박막은 R.F power 50 W, 공정 압력 4 mtorr, 기판온도 200˚C에서 30분간 0.3μm 두께로 Pt 전극 위에 제조하였고, 질산알루미늄(Al(NO3).9H2O) 용액을 희석하여 에어로졸 화염증착법으로 알루미나 표면 보호층을 만든후 600˚C에서 6시간동안 산소분위기에서 열처리하였다. 알루미나 표면 보호층이 증착된 SnO2가스 센서소자의 경우 보호층이 없는 가스 센서와 비교하여 CO 가스에 대한 감도는 매우 감소하였으나 CH4가스에 대한 감도 특성은 순수한 SnO2센서 소자와 비슷하였다. 결과적으로 보호층을 이용하여 CH4가스에 대한 상대적인 선택성 증가를 이룰 수 있었다. 특히 표면 보호층에 Pt가 첨가된 센서 소자의 경우 CO 가스에 대해서는 낮은 감도 특성을 나타내었으나 CH4에 대한 감도는 매우 증가하여 CH4가스의 선택성을 더욱 증대시킬 수 있었다. CH4가스 선택성 향상에 미치는 알루미나 표면 보호층과 Pt의 역할에 대하여 고찰해 보았다.

다공성 알루미나 소결체내부로 3Y-TZP 및 12Ce-TZP 전구체를 각각 액상침투시킴으로써 2종류의 Al2O3/TZP복합체를 제조하였다. 소량의 (~11.0 wt%) TZP의 첨가는 Al2O3소결체 (1600˚C, 2시간)의 강도 (19~59%)와 파괴인성(14~157%)을 증가시켰다. 3Y-TZP의 첨가는 복합체의 강도의 향상에 12Ce-TZP의 첨가는 인성의 향상에 보다 효과적이었다. 침투도니 TZP는 복합체의 내부보다 표면에 집중되었으며, 그 결과 이곳에서의 입성장에 빨랐고 Al2O3의입성장 억제효과도 상대적으로 뛰어났다. 입계 및 입내균열전파가 일어났으나 Al2O3/12Ce-TZP의 경우가 Al2O3/3Y-TZP에 비하여 입계파괴가 우세하였다

Al2O3SiC particle was prepared was prepared by the self-propagting high temperature sYthesis(SHS) process from a mixture of SiO2, Al and C powders, The fabricated Al2O3SiC particle was applied to 2024Al/(Al2O3SiC)pcomposite as a reinforcement. Aluminum matix composites were fabricares by the powder extrusion method using the synthesized Al2O3SiC particle and commercial 2024Al powder. Theoptimum preparation conditions for Al2O3SiC partticle by SHS process were described. The influence of the Al2O3SiC voiume fraction on the mechanical was composite was also discussed. Despite adiabatic temperature was about 2367K, SHs reaction was completed not by itself, but by using pre-heating. Mean particle size of final particle synthesized was 0.73 m and most of the particle was smaller than 2m. Elastic modulus and tensile strength of the composite increased with increase the volume fraction of reinforcement but, tensile strength depreciated at 30 vol% of reinforcement.

Al2O3-SiC 화합물 분말이 SiO2, A1 그리고 C 분말들을 원료분말로 하여 SHS(self-propagating High-temperature Synthesis)법에 의해 제조되었다. 원료 분말에서의 몰비, 성형압력, 반응물의 초기온도의 영향이 생성물과 연소과정에 대해 연구되었다. SiO2/A1/C계의 자전연소합성은 낮은 연소온도 때문에 400˚C 이상으로 예열되어야 한다. 연소반응의 결과로서 최종생성물의 순도는 반응물의 순도보다 높았다. 이 계에서 SiO2:Al:C의 적당한 몰비는 3.0:4.0:6.0이었고, free carbon은 30min 동안 650˚C에서 배소함으로써 제거되었다. 본 연구에서 상압소결은 1700˚C에서 powder bed를 사용한 표본의 분해를 제어하고 치밀한 소결체를 얻는데 매우 효과적이었다. hot-pressing으로 생성된 소결체는 이론비교밀도의 약 98%이었다.

본 연구는 0.1~1.2μm 압도분포를 갖는 미세 Al2O3를 이용하여 플라츠마 용사한 후 상업용 용사분말(Metco 105)과 용사층의 특성을 비교하였다. 미세조직은 미세 Al2O3층이 상업용분말보다 더 치밀하였고 용샤층의 평균 표면조도 (Ra)는 미세 Al2O3의 경우에 5.3μm로 상업용 분말 (Ra=8.2μm) 보다 작은 값을 보였으며, 용사층 평균 splat 두께는 1.4μm 였다. 또한 용샤층에는 많은 양의 부분 용융입자가 관찰되었다. XRD분석결과 두 분말 모두 용사층을 이루는 주된 상은 γ-Al2O3이였으며 α-Al2O3도 관찰되었다. 용사층에 존재하는 α-Al2O3의 분율은 미세 Al2O3층의 경우 8.39%. 상업용 Al2O3의 경우 13.79%이였다. 미세 경도 값은 두 분말에서 큰 차이를 보이지는 않았으나, 미세 Al2O3의 경우 큰 경도값 편차를 보였으며 따라서 미세 Al2O3층의 splat의 접합강도는 상업용 Al2O3보다 상대적으로 낮을 것으로 생각된다.

금속기지 복합물은 구조용 재료로서 매우 우수한 성질을 지니고 있어 광범위하게 연구되어져 왔다. Al2O3와 SiC는 그들의 우수한 기계적 특성 때문에 일반적인 보강재로서 사용되어져 왔다. 그러나 이들 세라믹 보강재는 비싼 재조 비용 때문에 특별한 목적을 위해서만 한정되어 사용되어져 왔다. 본 연구에서는 우리는 Al 합금기지 복합물에서 SHS법에 의해 합성된 Al2O3-SiC 분말의 보강재로서의 응용 가능성을 살펴보았다. 또한 Al2O3단섬유를 Al기지 하이브리드 복합물에 적용하기 위하여 합성된 분말과 함께 첨가하였다. 25vol% 강화재의 복합물을 제조하기 위하여 용탕단조법을 사용하였다. 미세구조와 결정구조는 SEM, OM 그리고 XRD로 관찰하였고 압축시험과 마모시험으로 기계적인 성질들을 조사하였다.

산소이온전도체 13mol% CaO안정화 ZrO2에 대한 AI2O3의 첨가효과를 살펴보기 위해 출발원료분말을 (Zr0.87 Ca0.13 O1.871-x AI2O3)x,(x=0,0.01,0.02,0.03,0.05)와 같은 조성이 되도록 공침법으로 합성하고 1400˚C에서 소결시켜, AI2O3의 첨가에 따른 /grain size의 변화, AI2O3의 형태 및 존재위치, 소결밀도의 변화, 그리고 저항률의 변화를 살펴보았다. 그 결과, 결정립의 크기는 1mol% A I2O3첨가까지는 증가하였고, 2mol%첨가이상에서는 입계로 석출하기 시작한 AI2O3의 pinning효과에 기인되어 감소하였다. 또 1mol% AI2O3첨가시에 격자상수값의 급격한 감소가 보여지고, 그 이상에서는 변화가 별로 없어 13mol%CaO안정화 ZnO2의 고용도한은 최대 1mol%임을 알 수 있었다. 전기전도도 또한 1mol% AI2O3첨가시에 증가됨을 나타냈다. ZrO2에의 고용도한까지의 AI2O3첨가는 결정립성장을 촉진시키며 밀도값의 증대를 가져오고 전기전도도의 증가를 가져오는 긍정적인 효과를 나타냈다.

5-64.3mol% AI2O3를 함유하는 AIN(1wt% Y2O3)의 1650-1900˚C 상압소결에 따른 치밀화 거동, 미세구조, 열전도도가 검토 되었다. XRD 분석결과, AION(5NIN ?9 AI2O3 ), 27R AIN다형, AIN이 소결체의 주상으로서 동정되었다. AI2O3 의 함량이 증가할수록 소결체의 부피밀도는 증가 하였다. AION을 기지상으로 하는 물질(≥ 30mol% AI2O3 )인 경우는 1750˚C 소결에서 최대의 부피밀도를 나타내었으며, AIN을 기지상으로 하는 경우(5mol% AI2O3 ) 는 소결온도가 증가할수록 밀도가 감소하였다. Y2O3의 존재하에서 주로 1850˚C이상에서 AI2O3 와 AIN의 반응에 으해서 액상이 생성되었다. AION을 기지로 하는 물질의 치밀화는 주로 액상의생성 및 AION의 입성장에 의해서 지배되었으나, AIN을 기지로 하는 물질에 있어서는 1650˚C에서 액상이 생성되었고, 소결온도가 1900˚C까지 상승할 동안 AIN의 입성장은 크게 일어나지 않았다. AI2O3 함량이 증가할수록 낮은 열도도를 갖는 다량의 AION 및 액상의 생성으로 인하여 소결체의열전도도는 감소 하였다. 5mol% AI2O3 를 함유한 1900˚C 소결체가 최대의 열전도도(77.9W/(m?k))를 나타내었다.

알루미나와 하소된 귤껍질의 소결반응에 의해 A I2 O3-CaO내화물이 제조되었다. 치밀화과정에서의 CaO의 영향과 A I2 O3-CaO 소결체의 특성을 고찰하였다. 소결체의 미세구조와 EDS 결과로 A I2 O3-CaO화합물을 확인하였다. 1450˚C에서 열처리한 소결체는 2.87/㎤의 부피비중과 12.03%의 겉보기 기공율을 가지며 압축강도는 312kg/cm2이였다. 1400˚C에서 서결체의 열팽창 계수는 6.55Kx10-6 K-1이였다.

알루미나 매트릭스 복합재료를 AIZnMg(7075)-합금의 직접적인 용융산화를 통하여 제조하였다. 충전재료는 17μm 크기의 모서리가 둥근 연마재용 SiC 입자를 사용하였다. 산화촉진재 SiO2를 사용한 경우와 사용하지 않은 경우를 비교하였다. 매트릭스 형성 매카니즘과 반응거동을 온도와 SiO2사용량을 중심으로 연구하였으며, 얻어진 AI2O3/SiC/금속 복합재료의 미세구조를 관찰하였다.