表面活性化拡散接合対における界面構造と拡散現象の解析

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イオンビームにより接合表面をスパッタし,超高真空中において圧接する方法(表面活性化接合法)を用いて,酸化や汚染のない面から構成される拡散対を作製し,異相界面構造や拡散挙動に及ぼす接合界面の汚染の影響を種々の電子顕微鏡により調べ,低温における拡散接合対の新しい作製法を検討した.また,この表面活性化接合法を利用して相成長挙動に及ぼす接合時の圧接力による影響も調べた.(1)表面活性化接合法によりNi(γ相)とLl_2型金属間化合物Ni_3Al(γ'相)の拡散対を作製し,電子顕微鏡で接合界面を観察したところ,酸化物などの介在物もない比較的きれいな界面で接合していることがわかった.(2)表面活性化接合法で作製した拡散対では,1123〜1223K拡散熱処理によりγ'相側に成長するγ相の界面は接合界面に対して平滑になった.(3)成長するγ相は1223Kではγ'相と同じ方位,1123Kではγ相と同じ方位をもつ(エピタキシャル成長する)ことがわかった.1123Kにおいて異相界面が平滑になる,γ相がエピタキシャル成長するといった結果は,スパッタを施していない拡散対では確認されておらず,移動するγ/γ'異相界面の形態および結晶方位関係には接合界面クリーニングが影響すると考えられる.(4)一方,圧接力を20〜200MPaに変化させて拡散対を作製した結果,50MPa以下ではγ相が平滑に成長し,それ以上ではγ相は小さい結晶粒をともなって成長することがわかった.このことから接合時の圧接力もγ/γ'異相界面の形態に大きく関係することが示唆される.