보론 카바이드를 이용한 지르코늄 다이보라이드 파우더 합성에 관한 연구

Abstract

최근 항공기 수요가 늘어남에 따라 우주항공부품소재 시장의 규모도 지속적으로 성장하고 있다. HfB2, ZrC, HfC 및 SiC 계를 포함하는 초고온 세라믹스 물질 중 하나인 ZrB2는 3000℃가 넘는 용융점과 우수한 고온 물성으로 인하여 우주선 선체나 발사체 노즐 등에 응용하기 위한 연구가 오래전부터 시도되었다. 하지만 국내의 항공우주 재료기술 분야는 초보적인 단계이며 특히 ZrB2의 경우 국내에서는 생산되지 못하고 대부분 해외에서의 수입에 의존하고 있다. ZrB2 분말은 대부분 열탄소환원(carbothermal reduction)법, SHS(Self propagating High temperature Synthesis)법 등을 사용하여 ZrB2를 합성하고 있지만 이러한 합성법들은 1500°C– 1800°C의 높은 온도를 필요로 하고 순도와 입도 제어에 어려움이 많은 방식이다. 따라서 본 연구에서는 borothermal reduction, combined reduction, boron carbide reduction 법을 이용하여 여분(excess)의 B2O3, B4C, carbon과 원심분리를 통해 합성에 필요한 온도를 낮추는 방안과 고순도의 미세분말을 얻기 위한 연구를 진행하였다. 합성된상분석을 위해 X-ray diffraction (XRD), JCPDS diffraction files (PDF)를 이용하였고, 분말의 형상 관측을 위해 SEM을 이용하였다. 분말의 입자 크기 분포를 파악하기위해 Particle size distribution, 순도 평가를 위해, 산소, 탄소 함량분석을 하였다.