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용융규소를 통한 질화규소의 α/β상변태와 이에 따른 미세구조 변화에 관한 연구 = A study on the α to βphase transformation and correlated microstructures in silicon nitride
서명 / 저자 용융규소를 통한 질화규소의 α/β상변태와 이에 따른 미세구조 변화에 관한 연구 = A study on the α to βphase transformation and correlated microstructures in silicon nitride / 박지연.
저자명 박지연 ; Park, Ji-Yeon
발행사항 [서울 : 한국과학기술원, 1987].
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초록정보

IV.1.3. 1. 순수한 과립형 α상 질화규소는 열처리시간이나 온도에 관계없이 열처리 전의 morphology와 β상 분율을 그대로 유지한다. 이는 질화규소의 상변태를 위해서는 적당한 액상이 존재해야 함을 의미한다. 2. β상만이 포함된 α상 질화규소도 각기 다른 열처리 조건에서 열처리하면, 열처리 시간이나 온도에 관계없이 열처리전의 β상 분율을 그대로 유지한다. 이는 β상이 질화규소의 상변태에는 영향을 미치지 못함을 의미한다. 3. 과립형 α상 질화규소에 규소를 첨가하고 1650 ~ 1750 ℃에서 열처리하면, 열처리 시간이 경과함에 따라 β상 분율은 증가하고, 초기의 과립형 α상이 prismatic한 β상으로 변태되어 관찰된다. 이는 규소가 질화규소의 상변태를 위한 적당한 액상의 하나로 작용함을 의미하며, 액상의 존재와 함께 열처리 전후의 morphology 변화는 질화규소의 상변태과정이 α상의 용융과 β상의 석출에 의하여 진행됨을 알 수 있다. 4. 첨가된 규소의 입도에 따라 질화규소의 상변태 속도가 달라지게 되어, 작은 입자(평균입도 5㎛)의 규소가 첨가되는 경우가 큰입자(110㎛)의 규소가 첨가되는 경우에 비하여 변태속도가 빨랐다. 작은 입자를 첨가한 경우에는 1700 ℃에 1시간 동안 열처리하면 α상이 거의 β상으로 변태되었으나, 큰 입자를 첨가하면 같은 시간에 β상 분율은 0.51이었다. 이는 질화규소와 규소의 접촉면이 작은 입자를 첨가한 경우가 큰 입자를 첨가한 경우에 비하여 넓었고, 따라서 용융규소내로 용해되는 질화규소가 더 많았기 때문이다. 5. 열처리 온도가 높아지고 열처리시간이 경과됨에 따라 β상의 변태속도와 미세구조 변화가 발생함을 관찰할 수 있었다. 열처리 초기나 낮은 온도에서는 조대한 석출상이 주로 관찰되었지만, 열처리 시간이 경과되고 온도가 올라가면 미세한 석출상이 주로 관찰된다. 이는 액상규소의 분산에 따른 입계면적의 변화와 액상 규소내의 질화규소의 과포화되는 정도의 변화 때문이다. IV.3.4. 1. 순수한 α-whisker만을 열처리하여도 β상은 증가한다. 이는 whisker를 제조하는 과정 중에 whisker에 포함된 산소성분이 질화규소의 상변태에 영향을 미쳤기 때문이다. 아울러, 산소성분의 영향은 열처리 초기에 oxynitride의 양을 증가시키나, 1700℃ 이상에서 분해된 oxynitride로 부터 생성된 $SiO_2$는 질화규소와 반응하여 SiO와 $N_2$의 휘발성분을 생성시켜, 무게감량의 원인이 된다. 2. α-whisker에 규소를 첨가하면, 질화규소의 상변태는 whisker에 존재하는 산소성분에 더 우세하게 지배를 받게 되지만, 규소내로 aspect ratio가 큰석출상이 관찰된다. 아울러 β상과 규소가 엇갈려 적층된 ladder구조도 관찰된다. 3. α-whisker에 첨가된 β상 질화규소는 과립형 α상 질화규소에 첨가되었을 때와 마찬가지로 질화규소의 상변태를 촉진시키지 못했다. IV.4.3. 1. 과립형 β-Si_3N_4$도 규소에 용융되어 prismatic한 또다른 β상으로 재석출되어, 열처리된 시편의 미세구조 변화에 영향을 미친다. 2. 반응결합 질화규소에서 β상 형성은 질소가 반응자리로 공급되는 경로에 따라 알려진 두가지 이외에 이미 형성된 α-needle이나 whisker의 용융규소나 금속불순물과 규소의 공융액상에 의한 용해-재석출 가능성도 생각되어야 한다. 3. 용융규소를 통하여 재석출되는 β상의 미세구조(크기, morphology등)에 영향을 미칠 수 있는 인자로는 질화규소의 상(phase), morphology, 첨가된 규소의 입도, 열처리 온도와 시간 등을 들 수 있으며, 서로 다른 질화규소가 용융규소를 통하여 석출되는 상의 대표적인 구조를 Fig.36에 나타내었다. (a)는 과립형 α상에 규소를 첨가한 경우이고, (b)는 침상형 α-whisker에 규소를 첨가한 경우이며, (c)와 (d)는 β상에 규소를 첨가한 경우와 반응결합질화규소의 미세구조를 각각 나타낸 사진으로, 규소만을 시편으로 부터 etching하여 규소내로 성장하는 석출상(화살표)를 관찰할 수 있었다.

서지기타정보

서지기타정보
청구기호 {DMS 8705
형태사항 v, 97 p. : 삽도, 사진 ; 26 cm
언어 한국어
일반주기 저자명의 영문표기 : Ji-Yeon Park
지도교수의 한글표기 : 김종희
지도교수의 영문표기 : Chong-Hee Kim
학위논문 학위논문(박사) - 한국과학기술원 : 재료공학과,
서지주기 참고문헌 : p. 89-94
주제 Microstructure.
상변태. --과학기술용어시소러스
미세 구조. --과학기술용어시소러스
Silicon nitride.
Phase transformations (Statistical physics)
질화규소.
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