Abstract
Four distinctive hot pressed and heat treated S${i_3}{N_4}$ceramics, S${i_3}{N_4}$-8%${Y_2}{O_3}$, S${i_3}{N_4}$-6% ${Y_2}{O_3}$-2% $A{l_2}{O_3}$, S${i_3}{N_4}$-4% ${Y_2}{O_3}$-3% $A{l_2}{O_3}$, 그리고 S${i_3}{N_4}$-1% MgO-1% Si$O_2$(in wt%), were prepared and characterized by X-ray diffraction, scanning electron microscopy, image analysis and mechanical tests. The fracture toughness of S${i_3}{N_4}$-8% ${Y_2}{O_3}$specimens containing large elongated grains showed the highest value of about 9.8MPa$m^{1/2}$. Two out of four S${i_3}{N_4}$, ceramics(S${i_3}{N_4}$-6% ${Y_2}{O_3}$-2% $A{l_2}{O_3}$and S${i_3}{N_4}$-4% ${Y_2}{O_3}$-3% $A{l_2}{O_3}$) heat treated at 200 $0^{\circ}C$retained the fracture strength of over 900MPa and fracture toughness of over 8.0MPa$m^{1/2}$. Large ${\beta}$-S${i_3}{N_4}$grains having a diameter larger than 1${\mu}$m appeared to contribute to increase in fracture toughness.
질화규소 소재로 S${i_3}{N_4}$-8%${Y_2}{O_3}$, S${i_3}{N_4}$-6% ${Y_2}{O_3}$-2% $A{l_2}{O_3}$, S${i_3}{N_4}$-4% ${Y_2}{O_3}$-3% $A{l_2}{O_3}$, 그리고 S${i_3}{N_4}$-1% MgO-1% Si$O_2$의 4가지 조성을 선정하여 주상모양의 ${\beta}$-S${i_3}{N_4}$결정상을 성장시켰으며, XRD, SEM, 입도분석과 기계적 특성을 조사하였다. S${i_3}{N_4}$-8% ${Y_2}{O_3}$에서는 파괴인성값을 9.8MPa$m^{1/2}$까지 얻었으며 200$0^{\circ}C$에서 열처리한 후에도 파괴강도(>900MPa)의 감소없이 파괴인성이 8.0MPa$m^{1/2}$이상인 S${i_3}{N_4}$-6% ${Y_2}{O_3}$-2% ${l_2}{O_3}$, 와 S${i_3}{N_4}$-4% ${Y_2}{O_3}$-3% $A{A_2}{O_3}$를 얻었다. 질화규소의 파괴인성이 ${\beta}$-S${i_3}{N_4}$-결정상 크기의 증가에 따라 직선적으로 증가하는 관계를 갖는 파괴인성에 대한 미세구조의 영향을 고찰하였다.
