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固相反応制御によるSi_3N_4と金属の接合

固相反应控制Si_3N_4与金属的键合

基本信息

批准号：
02229215
负责人：
奈賀正明
金额：
$ 1.34万
依托单位：
Osaka University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Scientific Research on Priority Areas
财政年份：
1990
资助国家：
日本
起止时间：
1990 至无数据
项目状态：
已结题

项目摘要

Si_3N_4本来の耐熱性を利用するには、接合体におけるSi_3N_4と金属間の厳密な固相反応制御が要求される。本研究では、Si_3N_4と耐熱金属の一つであるNbとの高温における両立性を、接合体断面の組織観察および元素の定量分析およびX線回析による相の同定より調べるとともに、Si_3N_4とNbの接合強さとの関連も検討した。接合温度1573K以上で接合が開始し、7.2ksの一定接合時間では接合温度1673K以上では接合強さ300MPaの最高値を示し、それ以上の接合温度の上昇ではやや接合強さの低下を与え、例えば接合温度1873Kで235MPaを値を示した。これらの結果は接合温度1573K以上でSi_3N_4とNbの反応を示すもので、1673K,7.2ksの接合条件におけるSi_3N_4/Nbの接合体の断面組織では、Si_3N_4とNbの界面には層状の相、さらにNb内には別に塊状の相が認められる。各相の定量分析結果によれば界面における相にはSi16.5al%Si以外に18.5at%Nが含まれ、これはX線回析結果との対応からNb_5Si_3のNbケイ化物とNb_2NのNb窒化物の二相から成り立ち、このうち界面における層状の相がNb_5Si_3、これに隣接している塊状の相がNb_2Nに対応している。さらに高温の接合温度1873Kにおける接合体の断面組織観察では、Si_3N_4とNbの界面には厚さ約10μmに成長した層状のNb_5Si_3相,さらにNb内には別に塊状のNb_2N相が認められる。なお、40at%前後のSiを含む層状のNb_5Si_3相内部には68at%のよりSi量の多いNbSi_2が混在いている。このことは反応相の定量分析結果からも示され、1873KにおけるSi_3N_4とNbの反応相としてはNbSi_2 Nb_5Si_3のNbケイ化物とNb_2NのNb窒化物である。結局、NbはSi_3N_4と極めて良好に接合が行えることが分かった。

Si_3N_4 and metal solid phase reaction control requirements for the utilization of Si_3N_4 inherent heat resistance. In this paper, the relationship between Nb and Si_3N_4 in high temperature, microstructure and microstructure of Si_3N_4 and Nb in high temperature, X-ray analysis of Si_3N_4 and Nb in high temperature and high temperature is studied. Joining temperature above 1573K Joining start time above 7.2 k Joining temperature above 1673K Joining strength above 300MPa Joining temperature above 1873 K Joining strength above 300MPa Joining temperature above 1573 K Joining temperature above 300MPa Joining strength above 300MPa Joining temperature above 1573 K Joining temperature above 300MPa Joining temperature above 1573 K Joining strength above 300MPa Joining temperature above 300MPa Joining temperature above 1573 K Joining temperature above 300 MPa Joining temperature above 300 MPa Joining temperature above 1573 K Joining temperature above 300 MPa Joining temperature above 1573 K Joining temperature above 300 MPa Joining temperature above 1573 K Joining temperature above 300 MPa Joining temperature above 300 The results show that the bonding temperature is above 1573K, the phase of Si_3N_4 and Nb is opposite to each other, and the bonding temperature is above 1673 K, and the bonding condition is 7.2 k. The microstructure of Si_3N_4/Nb composite is different from that of Si_3N_4/Nb composite. The results of quantitative analysis of each phase include: interface phase except Si16.5al%Si phase except Si18.5at%N phase including Nb_5Si_3 and Nb compound Nb_2N phase including Nb_5Si_3 and Nb compound Nb_2N phase. At high temperature and bonding temperature of 1873K, the microstructure of the bonded body was observed. The thickness of Si_3N_4-Nb interface was about 10μm, and layered Nb_5Si_3 phase was grown. Si content around 40at% and Nb5Si3 content around 68at% are mixed in NbSi2 phase. The results of quantitative analysis of the phase inversion of Si_3N_4 and Nb at 1873K are as follows: Si_3N_4 and Nb phase inversion of NbSi_2 and Nb phase inversion of NbSi_3 and Nb phase inversion of Nb_2N phase inversion of NbSi_3. End, Nb Si_3N_4 pole good