액상 동 기지상에서 코발트 입자의 성장에 관한 연구

Abstract

무게비로 30, 40, 50% Co의 조성을 갖는 Co - Cu 소결 합금을 재료로 하여 액상 기지상에서의 코발트 입자의 성장을 1150℃ ~ 1300℃ 온도 영역에서 연구하였다. 시편은 1.35 ㎛ 코발트 분말과 4.8 ㎛동 분말을 사용하여 일반적인 분말야금법으로 준비하였다. 액상 동-코발트 기지상이 존재하는 상기 온도에서 30분 ~ 10시간 소결하였을 때 거의 구형의 코발트 입자가 형성되었다. 코발트 입자와 기지상의 밀도 차이가 근소하기 때문에, 입자들이 기지상의 전영역에 고르게 분산되고 있었다. 소결 시간 t에 따라 평균 입자 크기는 $t^{1/3}$에 비례하여 증가함을 관찰하였는데, 이는 Lifshitz 와 Slyozov, Wagner, Ardell이 전개한 diffusion controlled mechanism의 예측과 일치하는 것이다. 기지상의 분율이 감소할수록 성장 속도가 증가함을 관찰하였다. 이 점은 계의 성장이 diffusion controlled mechanism에 의해 이루워 짐을 보여주는 또 하나의 증거이다. 한편 입자 단선 분포는 Lifshitz 와 Slyozov, Wagner (LSW)이론의 reaction controlled mechanism이 예측하는 분포와 유사하였다. 그러나 이 결과는, 입자 간의 거리a}L} 가까운 계에서는 입자 성장이 diffusion controlled mechanism에 이루워 질 경우 입자 크기 분포는 LSW이론의 reaction controlled mechanism과 동일한 분포를 보인다는 Ardell의 예측과 일치하는 것이다. 그러므로 본 연구의 결과는 입자의 성장이 용질 원자의 확산에 지배를 받는다는 Ardell 이론의 결과와 일치한다. 동-코발트 기지상에서 코발트 원자 확산의 활성화에너지는 109 ± 5 kJ/mol 임을 구하였다.