The change in grain growth behavior with step free energy has been investigated during liquid phase sintering(LPS) of BaTiO3-8TiO2-2SiO2(mole%). As oxygen partial pressure decreases, step free energy decreases, which results in the change of grain growth behavior.
When the sample was sintered in H2 (PO2 = 3.8ⅹ10-20 atm), only primary AGG occurred, resulting also in a coarse microstructure with large average size grains. With PO2 increase, the incubation time for AGG increased. When specimen was sintered in 75N2/25H2 (PO2 = 4.1ⅹ10-18 atm), AGG occurred after 2 hours while AGG occurred after 10 hours in 95N2/5H2 (PO2 = 6.3ⅹ10-16 atm). In a more oxidizing atmosphere such as in 70CO/30CO2 (PO2 = 5.5ⅹ10-12 atm) & 30CO/70CO2 (PO2 = 4.6ⅹ10-10 atm), AGG occurred after 50hr. Finally, for samples which was sintered in air (PO2 = 0.21 atm), AGG didn’t occur until 100 hr.
These changes in grain growth behavior was explained in terms of the variation of the critical driving force for appreciable growth with respect to oxygen partial pressure.
BaTiO3-8TiO2-2SiO2(mole%) system에서 액상소결시 step free energy의 변화에 따른 입자성장 양상의 변화에 대해 연구하였다. 산소분압이 감소함에 따라, step free energy가 감소하게 되는데, 이는 입자성장 양상의 변화를 야기하게 된다.
H2 (PO2 = 3.8ⅹ10-20 atm)에서 소결한 시편의 경우, 소결 초기부터 수 ??m의 크기를 가진 비정상 입자가 발생하였다. 산소 분압이 증가함에 따라 비정상 입자성장이 발생하는 시간이 길어진 것을 알 수 있었다. 75N2/25H2 (PO2 = 4.1ⅹ10-18 atm)에서 소결한 시편의 경우, 2시간 이후에 비정상 입자성장 양상이 나타났으며, 95N2/5H2 (PO2 = 6.3ⅹ10-16 atm)에서 소결한 시편의 경우, 10시간 이후에 비정상 입자성장 양상이 나타나였다. 이보다 더 산화분위기인 70CO/30CO2 (PO2 = 5.5ⅹ10-12 atm)와 30CO/70CO2 (PO2 = 4.6ⅹ10-10 atm)에서는 50시간 이후에 비정상 입자성장 양상이 나타났고, air (PO2 = 0.21 atm)에서 소결한 시편의 경우, 100시간까지 비정상 입자가 나타나지 않았다.
이러한 입자성장 양상 거동은 산소 분압에 따른 입자성장에 대한 임계구동력의 변화에 의해 설명되었다.
