연소합성법을 이용한 Ti5Si3계 금속간화합물의 치밀화

초록

Ti5Si3계 금속간화합물은 용융점(2130℃)이 높고, 낮은 밀도(4.42g/cm3)를 갖으며, 우수한 고온강도 및 고온크립특성을 보유하고 있어, 고온 구조용 재료로 기대되고 있다. 그러나 본 화합물의 구성 원소는 활성이고, 융점이 높아, 통상의 용제법 또는 합금분말법으로 제조하기에는 많은 노력과 비요이 수반된다. 이러한 관점에서, 본 연구에서는 부가적인 외부적 가열 과정 없이 성분 원소들의 자체 발열 반응열에 의해 합성이 이루어지는 연소합성법(SHS:self-propagation High-temperature Synthesis)을적용하여 Ti5Si3계 금속간화합물을 제조하고자 한다. 이를 위해 통전과 동시에 가압하에서 SHS를 적용시키는 통전가압소결법을 이용하여 프로세스의 조건 및 전처리에 따른 소결특성을 조사하였다. 아울러 소결조제로서 Cu와 Ni을 0~6wt.%첨가하여 소결조제의 첨가량이 소결특성에 미치는 영향을 조사하였다. 그 결과는 다음과 같다. 1)X-Ray 회절법에 의한 상분석 결과 각각의 제조 공정 후에 미반응 Ti나 Si 또는 Cu나 Ni의 상은 관찰되지 않았으며, 모두 Ti5Si3주체의 상으로 합성되었다. 2)소결조제 Cu의 첨가에 따른 각 제조 공정별 소결체의 기공율 변화는 다음과 같았다. ⅰ)procesess1-Cu의 첨가량이 증가할수록, 가압 유지시간이 증가할수록 기공율은 감소하였다. ⅱ)procesess2-주어진 조성과 통전 가압소결조건에 있어 기공율은 procesess1에 비해 현저히 감소하였으며, 어느 조성의 경우에도 7%이하의 기공율을 나타내었다. 3)소결조제로 Ni을 첨가했을 경우, procesess1에 의해 제조된 소결체에 있어서는 Cu첨가의 경우에 비해 기공율이 현저히 감소하였으며, procesess2에 있어서는 Cu첨가의 경우와 유사하게 어느조성에 있어서도 치밀한 소결체를 합성할 수 있었다.