ZnO의 화학구동력에 의한 MgAl₂O₄의 입계이동

Abstract

MgAl₂O₄ 스피넬에서 화학구동력에 의한 입계이동현상을 연구하였다. MgAl₂O₄ 소결체는 Al₂O₃ 분말과 MgO 분말을 혼합하고 공기중에서 1600℃, 60시간 소결하여 만들었다. 이 소결체를 1500℃, ZnO 분위기에서 열처리 하였다. 열처리하는 동안 입계는 굽거나 각이지면서 전체 입계면적이 증가하였다. 입계이동이 일어난 부분에서는 ZnO의 양이 다른 부분보다 6 wt% 높게 검출되었고 이것은 ZnO의 고용에 의해 화학구동력에 의한 입계이동이 일어났음을 의미한다. 어떤 줄어드는 입자에서는 한 입자내에서 이동하는 두 각진 입계가 서로 평행하게 되는 현상이 관찰되었다. 이 결과는 입계이동의 구동력이 줄어드는 입자의 확산층에 존재하는 정합변형에너지임을 보이는 실험적인 증거이다. MgAl₂O₄의 정합변형에너지를 각 방향에 따라 계산해보면 {111} 면에서 최대가 되고 {100} 면에서는 최소가 된다. 따라서 계면에너지가 최소가 되는 면은 {111} 면이지만 각이진 면의 면지수는 입계이동의 구동력이 가장 작은 면인 {100} 면일 것으로 판단된다.