Wpływ pokrycia Cr na zwilżalność i mechaniczne właściwości połączenia typu Ni/tlenek glinu

• Autorzy: Sobczak N. , Nogi K. , Fujii H. , Matsumoto T. , Tamada K. , Asthana R.

Warianty tytułu

EN

The effect of Cr thin film on wettability and bonding in Ni/alumina couple

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

Metodą kropli leżącej przeprowadzono badania zwilżalności podłoży z polikrystalicznego i monokrystalicznego tlenku glinu przez ciekłe Ni w temperaturze 1773 K i 15 min. testu w atmosferze ochronnej (przepływowy gaz Ar+2%H2). Badania porównawcze przeprowadzono na czystych i wypolerowanych podłożach tlenku glinu (chropowatość pwierzchni 100 i 2 nm odpowiednio dla podłoży polikrystalicznych i monokrystalicznych) oraz na takich samych podłożach, których powierzchnia badawcza była dodatkowa pokryta cienką warstwą chromu (około 1,5 mm). Po badaniach zwilżalności schłodzone próbki Ni/Al2O3 i Ni/Cr/Al2O3 przecinano pośrodku kropli prostopadle do powierzchni podłoża. Na jednej połówce każdej próbki wykonywano test na ścinanie, stosując udoskonaloną procedurę testu (improved push-off test) celem określenia mechanicznych właściwości połączenia, natomiast na drugiej połówce próbki przeprowadzono szczegółową analizę struktury i składu chemicznego granic rozdziału. Stwierdzono, że chemiczna modyfikacja powierzchni tlenku glinu poprzez nanoszenie warstwy chromu polepsza zwilżalność w układzie Ni/Al2O3 oraz zwiększa wytrzymałość na ścinanie z 78 (Ni/Al2O3) do 138 MPa (Ni/Cr/Al2O3). Szczegółowa analiza strukturalna wykazała występowanie parowania z próbki Ni oraz osadzanie Ni na powierzchni podłoża. Zjawisko parowania-osadzania ma miejsce już podczas nagrzewania pary materiałów do temperatury badań, kiedy próbka Ni jeszcze nie jest całkowicie stopiona. W przypadku podłoży metalizowanych prowadzi to do powstawania cienkiej, ciekłej warstwy stopu Cr-Ni pod próbką metalową, która przyczynia się do korzystnych zmian struktury granic rozdziału oraz prowadzi do polepszenia zwilżalności i właściwości mechanicznych połączenia.

EN

Sessile drop wettability studies, push-off shear tests and structural examination of Ni/Al2O3 and Ni/Cr/Al2O3 couples have shown that the phenomenon of evaporation-condensation of Ni leads to the formation of liquid Cr-Ni thin film around Ni drop and is responsible for improved interface structure and bonding properties in Ni/Cr/Al2O3.

Słowa kluczowe

PL

zwilżalność; metalizacja; wytrzymałość na ścinanie; nikiel; tlenek glinu

EN

wettability; metal coating; shear strength; nickel; alumina

• Wydawca: Instytut Odlewnictwa
• Czasopismo: Odlewnictwo - Nauka i Praktyka
• Rocznik: 2003
• Tom: R. 5, nr 5
• Strony: 18--26
• Opis fizyczny: Bibliogr. 22 poz., rys.

Twórcy

autor

Sobczak N.

• Instytut Odlewnictwa, Kraków

autor

Nogi K.

• Osaka University, Japan

autor

Fujii H.

• Osaka University, Japan

autor

Matsumoto T.

• Osaka University, Japan

autor

Tamada K.

• Tokyo National College of Technology, Tokyo Japan

autor

Asthana R.

• University of Wisconsin-Stout, USA

Bibliografia

• 1. R.D. Noebe, R.R. Bowman and J.J. Eldrige, in: MRS Symp. Proc., D.L. Anton, R. McMeeking, D. Miracle and p. Martin (Eds.), MRS, Pittsburg, PA, 194,323-33, (1990).
• 2. W. Hu, P. Karduck, G. Gottstein, Acta Mater., 45,4535 (1997).
• 3. J.R. Ritter Jr. and M.S. Burton, Trans. A/ME, 239, 21-26 (1967).
• 4. M. Nicholas, R.R. Forgan and D.M. Poole,l Mater Sci, 3,9-14 (1968).
• 5. M. Nicbolas,1 Mater. Sci., 3, 571-76 (1968).
• 6. R.M. Crispin and M. Nicholas, J. Mater. Sci., 11,17-21 (1976).
• 7. M. G. Nicholas, Materials Science Forum, 29, 127-50 (1988).
• 8. E.S. Kenetkar, AS. Kacar and D.M. Stefanesku, Met. 'Irans., 19A, 1833-39 (1988).
• 9. P. Kristalis, V. Merlin, L. Coudurier and N. Eustathopolos, Acta Metall. Mater., 40, 1167 (1992).
• 10. J.M. Howe, lnt. Mater. Revs., 38, 233-56 (1993).
• 11. E. Wan, P. Kristalis, B. Drevet and N. Eustathopolos, Mater. su. Eng., A207, 181-87 (1996).
• 12. E. Saiz, R.A Carmon and AP. Tomsia, Acta Mater., 47, 4209-4220 (1999).
• 13. G. Levi, e. Scheu and W.D. Kaplan, Interface Science, (2001).
• 14. P. Kritsalis, V. Merlin, L. Coudurier and N. Eustathopoulos,Acta Ma ter. , 40, 1167 (1992).
• 15. M. Humenik and W.D. Kingery, 1 Amer. Ceram. Soc., 37, 18 (1954).
• 16. N. Eustathopoulos and B. Drevet, Composite Interfaces, 2(1),29 (1994).
• 17. H. Fujii, A Shiraki, M. Kohno, T. Matsumoto and K. Nogi, in: Proc. Int. Conf. High Temperature Capillarity HTC-2000, N. Eustathopoulos, K. Nogi and N. Sobczak (Eds.), Trans. JWR[, Special Issue 30, 275-80 (2001).
• 18. N. Sobczak, R. Asthana, M. Ksiazek, W. Radziwill, B. Mikulowski and I. Surowiak, in: State of the Art in Cast Metal Matrix Composites, P.K. Rohatgi (Ed.), TMS Conf. Proceedings, 129-41 (2001).
• 19. M.G. Nicholas, in Surfaces and Interfaces of Ceramic Materials, ed. L.e. Dufour et al, Kluwer Academic, Norwell, MA, 393 (1989).
• 20. R.M. Pilliar and J. Nutting, Phi!. Mag., 16, 181 (1967).
• 21. D.I.T. Williams and AP. Greenough, Powder Metall., 10, 318 (1967).
• 22. J.A Wasynczuk and M. Ruhle, in Ceramie Microstructures, 86,341 (1987).