신소재실험 - 지르코니아 실험

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신소재실험 - 지르코니아 실험
Ⅰ.서론
1. 요약
화학식 ZrO2. 분자량 123.22,이며 녹는점 약 2,700 ℃이다.
지르코니아는 zircon(ZrSiO4)와 Baddelyite(ZrO2)광물에서 얻을 수 있는 재료로서 굴절률이 크고 녹는점이 높아서 내식성이 크다 또, 물에 녹지 않고, 황산·플루오르화수소산에 녹는다. 이로 인하여 여러 분야에서 사용되고 있다. 이 지르코니아는 일반적으로 1-2%의 hafnium1)을 함유하고 있으며 이 hanium은 원자력 분야에서 지르코니움 금속을 사용할 때만 제거할 필요가 있다.
지르코니아는 높은 용융온도(약 2,700℃)를 갖는 내열성 재료로서 이외에도 낮은 열전도도, 산성에서 알칼리성 영역까지의 넓은 화학안정성을 가지며 낮은 열 팽창성, 고강도 및 고경도(7.0이상의 모스 경도)의 내마찰성 등 우수한 재료적 특성을 지고 있어 19세기 초부터 유리용융용, 등의 내열 재료로 사용되어 왔으나, 세라믹 재료가 갖고 있는 취성2) 때문에 그 활용 범위가 제한되어 왔다.
그러나, 1975년 Garvie 등이 상변태에 의하여 강도가 증진되며 세라믹스의 단점인 취성을 개선할 수 있음이 밝혀진 후, 고강도 및 고인성의 지르코니아 세라믹스 제조의 대한 연구가 활발하게 진행되었으며 그 결과 다양한 분야에 지르코니아가 활용되게 되었다
Ⅱ.본문
1. 특징
지르코니아는 온도에 따라 결정 구조가 변화하는 데 상온에서는 monoclinic3) 결정구조를 갖는다. 이 결정구조는 우수한 유전성, 압전성 및 이온 전도성을 갖는다. 이와 같이 특성은 지르코니아를 산소센서, 착화소자 및 음파탐지기 등에 활용할 수 있게 한다.
이monoclinic 결정구조는 약 1,200℃ 이상에서 tetragonal4) 구조로 변화하는 데 이 상변태는 마르텐사이트로 알려져 있으며, tetragonal 구조에서monoclinic 구조로 변태될 때 3-5%의 급격한 체적 변화가 발생되므로 순수한 지르코니아를 소결할 때 이체적변화에 기인한 균열이 생기게 되어 치밀한 소결체를 얻을 수 없다.
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