지르코니아(지르코늄 다이옥사이드)

소개글

지르코니아의 정의와 이론 그리고 응용에 관한 글입니다.

목차

1. 지르코니아 선정 이유 -3page

2.재료의 간단한 소개/이력/기본 이론 등

① 지르코니아란? -4page
② 지르코니아의 이력 -7page
③ 지르코니아의 기본이론 -9page

3. 지르코니아의 응용분야 - 10page

4. 결론 -15page

5. 느낀 점 -15page

6. 참고 문헌 -16page

본문내용

① 지르코늄 다이옥사이드란?

‘지르코니아’라고도 불리어지는 지르코늄 다이옥사이드는 파인 세라믹스(Fine Ceramics)의 한 종류로서 지르코늄의 하얀 결정질의 산화물이다, 이것은 금속에 가장 가까운 세라믹 소재로서 우수한 기계적 성질로 인해 금속류의 단점을 보완하여 대체할 수 있는 소재로 각광을 받는 소재이다. 지르코니아는 zircon(ZrSiO₄)와 Baddelyite(ZrO₂)광물에서 얻을 수 있는 재료로서 지르콘광산에서 산출되는 은백색의 단단한 희유금속 원소이며 화학식 ZrO₂이며 산화지르코늄이라고도 한다. 또한 분자량 123.22, 녹는점 2700℃로 우수한 특성으로 인하여 여러 분야에서 사용되고 있다. 지르코니아는 일반적으로 1~2%의 hafnium을 함유하고 있다. 지르코니아는 높은 용융온도(약 2700℃)를 갖는 내열성 재료로서 이외에도 낮은 열전도도, 내화학 안정성을 가지며 낮은 열 팽창성, 고강도 및 고경도의 우수한 재료적 특성을 지고 있어 19세기 초부터 유리용융용, 제철 제가용 등의 내열재료로 사용되어 왔으나 세라믹 재료가 갖고 있는 취성 때문에 그 활용 범위가 제한되어 왔었다. 그러나 1975년 Garvie등이 상 변태에 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.

물성 표에서 지르코니아는 꺽임 강도와 파괴인성이 다른 재료보다 월등히 우수한 것을 볼 수 있다. 그리고 특징에는 고 내열성, 고강도, 고 파괴인성과 내약품성 등이 있다. 더구나 지르코니아는 밀도가 높고 열팽창률(CTE: Coefficient of Thermal Expansion)이 금속에 가까워서 금속과의 접합이 가능하다.

융점은 2715℃이고 열전도율이 매우 낮다. 순수한 결정은 상온에서 단사정계인데 950℃ 부근에서 정방정계로 전이된다. 그 때 용적이 급격히 감소하므로 급열 급랭에 약하다. 이것을 방지하기 위하여 CaO, MgO, Y2O3등을 적당량 첨가한다. 이것을 안정화 지르코니아라고 한다. 다른 말로는 큐빅 지르코니아라고도 한다. 우리가 흔히 말하는 ‘큐빅’이 바로 이것이다.
안정화 지르코니아는 열 팽창율이 커지고 또, 파괴 인성이 낮고 충격 저항성이 낮으므로 안정화제를 소량 첨가함으로써 입방정상에 정방정이나 단사정상이 공존하게 하여 고 인성, 고 강도의 구조용 세라믹스로 활용될 수 있다. 예를 들어 부분 안정화 지르코니아는 외부에서 응력이 가해졌을 때 정방정 결정상이 단사정으로 전이하여 그 에너지를 흡수함으로써 고강도를 얻을 수 있다.

참고 자료

없음