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[소결공학] 액상소결의 기본 원리 (상평형과 액상 형성 조건) 목차1. 액상소결이란 무엇인가 — 세 단계의 큰 그림액상소결은 보통 세 단계로 요약합니다(11편에서 자세히 다룸):재배열 단계: 액상이 생기면 모세관력이 입자를 끌어당겨 빠른 치밀화가 시작됩니다(유효 점도↓).용해–재석출 단계: 곡률·화학퍼텐셜 차이로 고곡률 부분이 용해되어 저곡률로 재석출(입자 구형화·넥 성장).고상/액상 상호성장 단계: 남은 기공 제거와 결정립 성장의 균형을 잡는 단계.이 모든 것은 결국 상평형이 정해 줍니다. 어느 온도에서 얼마만큼의 액상이 생기는가, 그 액상이 무엇을 얼마나 녹이는가가 핵심입니다.2. 이원 상평형 – 유텍틱/페리텍틱을 읽는 법가장 기본인 T–x(온도–조성) 이원 상도부터 시작합시다. 아래 개념만 확실히 잡으면 액상 형성 조건의 80%는 해결됩니다.유텍틱(eutect.. 2025. 9. 1.
[소결공학] 혼합분말계의 소결 (다상계와 복합재료의 특성) 목차1. 용어와 범위 – 혼합소결 vs 반응소결 vs 액상소결혼합분말계 소결: 서로 다른 고체 상 A/B를 섞어 고상에서 치밀화. 계면 반응 없음(또는 미약).반응소결: 소결 중 새 상이 생성(예: Al2O3+ZrO2→ZrAl2O5 등). 부피 변화·열효과를 동반.액상소결: 소결 중 액상이 형성되어 재배열·용해–재석출이 지배(10–12편에서 상세).본 편은 주로 고상 혼합소결을 다루되, 경계 상황(미량 액상, 약한 반응)도 함께 논의합니다.2. 계면에너지·습윤·평형 각두 고체 A/B가 만나는 계면에는 에너지 \(\gamma_{AB}\)가 존재합니다. 혼합소결의 미세구조는 세 계면 \(\gamma_{AA},\gamma_{BB},\gamma_{AB}\)의 상대 크기에 의해 크게 좌우됩니다.평형 이계면 각(개.. 2025. 9. 1.
[소결공학] 입자 성장과 소결체 특성 (정상·비정상 성장, 핀닝·텍스처, 물성 연계) 목차 1. 왜 입자 성장이 중요한가?소결의 후기 단계에서 밀도 상승의 이득은 점차 줄어들고, 대신 입자 성장의 부작용(강도·인성 저하, 특성 불균일)이 커집니다. 성장은 때때로 유리하기도 합니다(예: 페로브스카이트에서 도메인 벽 밀도 제어, 페라이트에서 손실 저감). 그러나 대부분의 구조재·광학재에서는 미세립 유지가 유리합니다. 따라서 “언제, 어떻게 성장을 멈출 것인가”가 공정 설계의 핵심이 됩니다.곡률 구동력(개념): \(P_\gamma \sim \gamma\,\kappa \sim \gamma/R\). 여기서 \(\gamma\)는 계면에너지, \(R\)은 곡률 반경(입자 크기 척도)2. 입자 성장의 동역학 – 경험식과 활성화많은 재료에서 입자 성장은 다음과 같은 경험식으로 기술됩니다.입자 성장 법칙.. 2025. 8. 31.
[소결공학] 고상소결의 미세구조 진화 (넥 성장과 치밀화 단계) 목차1. 전체 그림 – “넥 성장과 기공의 여정”고상소결의 미세구조 진화는 크게 세 단계로 묘사합니다.초기 단계: 입자 접촉 → 넥 형성/성장. 연결성 증가, 부피 감소(치밀화)는 제한적.중기 단계: 넥이 굵어지고 입계 이동이 활발해지며, 연결 기공이 폐쇄 기공으로 전환. 치밀화 속도 최고.후기 단계: 밀도 0.97~0.99에 접근. 잔류 미세기공 제거와 결정립 성장의 경쟁. 과성장은 성능 저하.상대밀도·기공률: \(\rho_r = \rho_{bulk}/\rho_{th}\), \(\varepsilon = 1-\rho_r\). 후기 단계로 갈수록 \(\varepsilon \to 0\), 그러나 제거 비용은 기하급수적으로 증가.직관 비유 — 젖은 모래성을 생각해봅시다. 처음에는 알갱이가 살짝 붙으며 형태(연.. 2025. 8. 31.
[소결공학] 소결 구동력의 열역학 – 자유에너지·계면에너지 정량 해석 목차1. 소결의 자유에너지 분해소결에서 전체 자유에너지(등온·등압 가정)의 대표 항을 다음과 같이 생각할 수 있습니다.\(\Delta G = \underbrace{\Delta(\gamma_s A_s + \gamma_{gb} A_{gb})}_{\text{표면/입계 에너지}} + \underbrace{\Delta G_{chem}}_{\text{반응·용해}} + \underbrace{\Delta G_{el}}_{\text{탄성/잔류응력}} + \underbrace{\Delta G_{ext}}_{\text{외력·압력}}\)표면/입계 에너지: 입자 표면적 \(A_s\), 입계 면적 \(A_{gb}\)이 줄어들수록 \(G\)가 감소.화학반응 항: 반응소결이나 용해–재석출에서 \(\Delta G_{chem}탄성 항:.. 2025. 8. 30.
[소결공학] 고상소결의 기본 개념과 원리 – 원자 확산과 치밀화 목차1. 고상소결이란 무엇인가?고상소결은 녹이지 않고 굳히는 공정입니다. 설탕을 불에 녹여 굳히는 캐러멜과 달리, 고상소결은 모래사장 물성을 바람이 만든 사구처럼, 입자의 표면이 조금씩 이동하며 하나의 단단한 몸체가 되어 가는 과정이라고 비유할 수 있습니다.전형적인 적용: Al2O3, MgO, SiO2 등 고순도 산화물, 스핀엘, 사파이어, AlN 등.핵심 특징: 순도 유지가 좋고, 상 안정성을 해치지 않으며, 형태 유지력이 우수합니다.치밀화의 큰 틀: \(\Delta G = \gamma\,\Delta A\). 표면적 \(A\)가 줄어들면 계면에너지(\(\gamma\)) 감소 → 자유에너지 \(\0>Delta G\)2. 열역학 구동력 – 곡률, 화학퍼텐셜, Young–Laplace입자 표면은 곡률을 가집.. 2025. 8. 30.

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