규소알루미나질화물 사이알론
SiAlON이란?
■사이알론의 정의
- 1984년 Kenneth Henderson Jack에 의해 발명된 사이알론 세라믹은 고온 내화특성을 가지는 물질이다. 고온을 포함한 상온에서 강한 인장력을 가지며 열충격과 수분, 비철금속의 용융에도 강한 내구성을 가지고 있다. 1000℃ 이상에서도 높은 내마모성, 낮은 열팽창, 내산화성을 가지며 일반적으로 용융된 알루미늄을 취급하는 곳에 사용된다.부식에도 매우 강하기 때문에 화학 산업에서도 사용되고 있다.
■사이알론 구성성분
- 사이알론은 실리콘(Si), 알루미늄(Al), 산소(O), 질소(N)을 바탕으로 구성된 세라믹 이다. 기본적으로 고체상태의 규소 질화물 3개로 구성되며(Si3N4) 각각의 구조는 결정구조가 같은 알파(α) 또는 베타(β)의 형태의 산화질화물중 하나로 이루어집니다. 사이알론과 질화규소는 황동과 순동에 비유됩니다. 예를들어 순동의 구리 원자중 일부가 아연 원자로 교체가되면 순동에 비해 더 강한 합금이 됩니다. 이와 같이 실리콘(Si)원자가 알루미늄(Al)으로 대체되고 질소(N)는 산소(O)로 교체 반응이 일어나 결과적으로 원소재인 질화규소에 비해 더 우수한 특성을 가진 사이알론이 된다.
■사이알론 특성
α-SiAlON은 매우 단단한 반면에 β-SiAlON 단계는 정상규소질화물과 같은 고경도 수준의 파쇄강도를 지니고 있다. α-SiAlON, β-SiAlON 및 세입자 경계단계는 넓은 범위에서 조정될 수 있다. 따라서 다른 응용분야에 필요한 재료성질을 충족시키기 위한 α/β-SiAlON의 재료특성을 변화시킬 수 있다.
또한 특별한 조건 내에, 내부보다 표면이 α-SiAlON의 입자가 더 많이 포함하고 있는 안정화 재료를 생산할 수 있다. α-SiAlON 시편에서 삽입물 표면이 세라믹 절단재료의 항마모성을 상당히 증가하여 코어보다 더 단단해지게 되며, 내부의 파쇄 인성은 변함없이 유지된다.
α/β-SiAlONs의 경도와 항마모성은 탄화규소의 결합에 의하여 한층 더 증가시킬 수 있다. 따라서 규소 알루미늄 질화물의 재료결합 화합물은 고도의 스트레스에 의해 새로운 물질이 생성되는 과정과 같이 탄생될 수 있었다.
SiAlON의 용도:
고 내열성 및 고강도 내식성 내마모성 열선팽창률이 적어서 고열이 발생하는 열 설비부품으로 주로 쓰이며 반도체 용광로 용해로 전기로 등의 온도센서보호관 히터보호튜브 보일러 관통관등에 주로 쓰이며 1500℃의 고열에도 장시간 견디는 특수재질이다.
다만 신소재로서 가격이 비싼 것이 단점이다.
참고: 중국에서는 SiC+Si3N4의 결합물을 시알론이라고도 하므로 주문자는 성분을 확인하고 사양에 맞는 성분과 물리적 특성을 확인하고 주문하거나 구입해야한다. 출처: 위키디아
SiC-α/β-SiAlON의 특성
영계수 : 345 Gpa
경도 HV1 : 약. 17 GPa
균열 내성 : 5.5 MPam1/2
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