Preparation of AlN/SiC Whisker Composite by Reaction Sintering Process

반응소결법에 의한 AlN/SiC 휘스커 복합체의 제조

Al powder, AlN powder, SiC whisker and sintering aids were wet-mixed, and then the specimens prepared with mixed powder were reacted by nitridation at 600∼1400$^{\circ}C$ for 5 hrs. It was cleat that the higher nitridation and the more SiC whisker content were, the better bending strength was. The specimen of Al50/AlN50 reacted at 1400$^{\circ}C$ for 5hrs had the nitridation percent of 97%, the shrinkage under 2%, and the relative density of 78%. And the maximum bending strength of reaction-bonded specimen was 250 MPa. The specimens completely nitrided were post-sintered at 1700, 1800 and 1900$^{\circ}C$ for 2hrs. The post-sintered body had the shrinkage under 6% and the relative density of 86%. Because of the formation of solid solution between AlN and SiC whisker over 1800$^{\circ}C$, the promotion of mechanical properties according to SiC whisker addition was not observed. The post-sintered body had the maximum bending strength of 195 MPa.

Al 분말과 AlN 분말에 SiC 휘스커와 소결조제를 첨가하여 습식혼합한 후 성형체를 제조하고 600~140$0^{\circ}C$의 온도에서 5시간 동안 질화반응을 진행시켰다. 반응소결체의 꺾임강도를 측정한 결과 질화율이 높아질수록, 그리고 SiC 휘스커의 첨가량이 많아질수록 증진되는 것을 확인할 수 있었다. Al과 AlN이 50:50으로 혼합된 시편을 140$0^{\circ}C$에서 5시간 동안 질화반응을 시킨 결과 97% 이상의 질화율과 2%미만의 수축율을 나타내었고, 상대밀도값은 78%이었다. 그리고 반응소결체의 최대 꺾임강도는 250 MPa이었다. 완전히 질화반응을 시켜 미반응 Al이 잔존하지 않는 시편들을 1$700^{\circ}C$, 180$0^{\circ}C$, 190$0^{\circ}C$의 온도에서 2시간 동안 재소결한 결과 수축은 6% 미만이었으며, 최고 86%의 상대밀도를 나타내었다. 180$0^{\circ}C$이상의 온도에서 2시간 동안 재소결한 결과 수축은 6%미만이었으며, 최고 86%의 상대밀도를 나타내었다. 180$0^{\circ}C$이상의 온도에서 재소결한 시편들의 경우 AlN과 SiC 휘스커가 고용체를 형성하여 SiC 휘스커 첨가에 의한 기계적 물성의 증진 효과는 거의 나타나지 않았다. 그리고 재소결한 시편의 최대 꺾임강도는 295 MPa이었다.