리소그래피의 급속 소결

2022년 9월 23일

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오스트리아 Montanuniversität Leoben과 슬로베니아 류블랴나의 Jožef Stefan Institute 연구원들은 적층 제조 저널에 복잡한 적층 가공 세라믹 부품의 소결 시간 단축을 달성하기 위한 전략과 그 이점에 관한 연구 결과를 발표했습니다. '고강도 리소그래피 기반 급속 소결을 통한 세라믹 부품의 적층 제조' 논문에서는 이러한 빠른 소결 공정을 통해 맞춤형 미세 구조와 특성을 갖춘 고밀도 세라믹 구조를 생성할 수 있는 방법을 자세히 설명합니다.

이 시점까지 적층 제조된 세라믹 부품의 치밀화는 일반적인 조건의 기존 용광로에서 수행되었기 때문에 기공이 없고 미세한 입자의 세라믹을 제조하기가 어려웠습니다. 본 연구에서 저자는 알루미나 세라믹의 리소그래피 기반 적층 제조를 사용하여 ~ 300-450°C/min에서 급속 소결하기 위해 방사선 보조 소결(RAS) 방법을 활용했습니다.

연구팀은 방사선 보조 소결(RAS)이 리소그래피 기반의 적층 방식으로 생성된 알루미나 세라믹을 몇 시간이 아닌 몇 분 만에 성공적으로 소결할 수 있음을 보여주었습니다. 세라믹 부품에 직접적인 압력이나 전류를 가하지 않고도 복잡한 형상(예: 터보차저 엔진 로터)을 소결할 수 있도록 스파크 플라즈마 소결(SPS) 설정이 수정되었습니다.

보고된 소결 공정은 또한 기존 소결의 25MJ와 달리 1MJ의 에너지 입력에서 소결된 99%의 밀도로 1μm 크기의 미세한 미세 구조를 생성했습니다. 전통적으로 소결된 기준 부품과 비교하여, 1600°C에서 2분 이내에 소결된 추가로 생성된 알루미나의 ~810 MPa의 높은 기계적 강도와 ~4.3 MPa m1/2의 인성은 전통적인 소결로 생산된 부품보다 우수하다고 보고되었습니다.

이러한 결과는 적층 제조 부품의 미세 구조를 제어하여 기계적 및 기능적 특성을 향상시키는 RAS의 사용 사례를 연구원들이 열 수 있기를 기대합니다. 이는 미래에 생의학, 자기, 광학, 촉매, 박막 및 전기세라믹에 적용될 수 있습니다.

Anna-Katharina Hofer, Andraž Kocjan 및 Raúl Bermejo의 '고강도 리소그래피 기반 급속 소결을 통한 세라믹 부품의 적층 제조' 전체 내용을 여기서 볼 수 있습니다.

www.unileoben.ac.at

www.ijs.si

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