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Korean Journal of Materials Research, Vol.9, No.6, 577-582, June, 1999
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In-Situ 반응소결에 의한 전도성 Si3N4-TiN 복합세라믹스 제조
Fabrication of Electroconductive Si3N4-TiN Ceramic Composites by In-Situ Reaction Sinteririg
이병택, 윤여주, 박동수1, 김해두1
  • 공주대학교 신소재공학부
  • 1한국기계연구원 요엽재료그홉
Byong-Taek Lee, Yeu-Joo Yoon, Dong-Soo Park1, and Hai-Doo Kim1
  • Division of Advanced Materials Engineering, Kongju National University, Kongju City 314-701, Korea
  • 1Ceramic Materials Group, Korea Institude of Machinery and Materials, Changwon City 641-010, Korea
초록
전도성 Si3N4-TiN 세라믹 복합재료를 제조하기 위해 성형체를 1450℃ 에서 20시간 질화처리한 후 1950 ℃에서 3.5시간 가스압소결 기술에 의해 후소결하였다. 초기 분말로 약 10um로 된 상용 Si분말, 100mesh와 325mesh로된 Ti분말, 그리고 미세한 2.5um TiN분말을 사용하였다. Ti분말을 사용한 Si3N4-TiN 소결체에서 상대밀도 및 파괴인성값은 다량의 조대한 기공의 존재로 인하여 낮은 값을 보였다. 그러나 TiN분말을 사용한 Si3N4-TiN 복합체에서 파괴인성, 파괴강도 및 전기저항은 각각 5;07MPaㆍm1/2, 624MPa 그리고 1400Ωcm였다. 복합체에서 TiN 입자의 분산은 Si3N4, 입자의 조대한 봉상형태로의 성장을 방해하며 SiN4/TiN 계면에 강한 변형장울 만든다. Si3N4-TiN 복합체의 전기전도도 및 기계적 특성을 향상시키기 위해 TiN 업자가 균일하게 분산된 미세조직 제어가 요망된다.
In order to make the electroconductive Si3N4 -TiN composities, the Si-Ti(N) compacts were nitrided at 1450℃ for 20hours, and then they were post-sintered by a gas-pressure-sintering technique at 1950℃ for 3.5 hours. As starting powders, commercial si powder of about 10μm , two types of Ti powders of 100 and 325mesh, and fine-sized TiN of 2.5μm powders were used. In the Si3N4 -TiN sintered bodies used Ti powders, the relative density and fracture strength and electrical conductivity are low due to the existence of large amounts of coarse pores. However, in the Si3N4 -TiN composite used TiN powder, the fracture toughness, fracture strength and electrical resistivity were 5.0MPaㆍm1/2 , 624MPa and 1400Ωcm, respectively. The dispersion of TiN particles in the composite inhibited the growth of Si3N4 in the shape of rod and made strong strain field contrasts at the Si3N4 -TiNinterfaces. It was recognized that microstructural control is required to improve the electrical conductivity and mechanical properties of Si3N4 -TiN composites by dispersing TiN particles homogeneously.
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