Wpływ reaktywnych dodatków stopowych na zwilżalność w układzie Ag/C

• Autorzy: Wójcik-Grzybek D. , Frydman K. , Sobczak N. , Nowak R.

Warianty tytułu

EN

Effect of reactive alloy addition on the wettability in Ag/C system

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

W różnych dziedzinach inżynierii materiałowej, takich jak na przykład wytwarzanie materiałów kompozytowych, czy szeroko pojęte spajanie materiałów, duże znaczenie ma znajomość zjawisk międzyfazowych w układach metal/metal i metal/ceramika. Jednym z często badanych układów o dużym znaczeniu w dziedzinie materiałów kompozytowych, jest układ srebro/węgiel. W pracy przedstawiono wyniki badań zwilżania w układzie Ag/C przeprowadzone zarówno dla czystego srebra, jak i dla stopów srebra zawierających 1% mas. pierwiastka aktywnego: Ti, Zr, Si (odpowiednio stopy AgTi1, AgZr1 i AgSi1). Testy zwilżalności prowadzono z wykorzystaniem aparatury do badań wysokotemperaturowych ciekłych metali. Do pomiarów zastosowano metodę leżącej kropli, polegającą na rejestracji obrazu kropli fazy ciekłej umieszczonej na płaskim, gładkim i wypoziomowanym podłożu. W testach zwilżalności stosowano klasyczną procedurę kontaktowego nagrzewania badanej pary materiałów do temperatury badań. Zaprezentowano kinetykę zwilżania oraz badania strukturalne granic międzyfazowych. Badania wykazały, że wprowadzenie do srebra niewielkich dodatków tytanu lub cyrkonu powoduje znaczne obniżenie wartości kąta zwilżania do 26° dla Ti i 13° dla Zr. W tym przypadku zwilżalność ma charakter reaktywny, wynikający z powstawania ciągłych warstw produktów reakcji (TiCx i ZrCx) i kształtowania granic rozdziału typu Ag/TiCx/C oraz Ag/ZrCx/C.

EN

Knowledge of interfacial phenomena in the metal/metal and metal/ceramics systems is essential in various areas of materials engineering such as composite materials processing or wetting and bonding in different systems. The silver/carbon system is important in several domains of materials technology. In this study the results of wetting measurements in Ag/C system are presented. The research were carried out for pure silver and reactive element-containing silver alloys (AgTi1, AgZr1 and AgSi1). The equipment for contact angle measurements at high-temperature by the sessile drop method were used in experiment. This study presents spreading kinetics of investigated alloys and structural analysis of interfacial layers. The experimental results indicated that the small addition of Zr or Ti into silver significantly improved wetting in Ag/C system. Value of contact angle reach 26° for Ti and 13° for Zr. In this case reactive character of wetting coming from formation of continuous layers for reaction products (TiCx and ZrCx) and interfaces such as Ag/TiCx/C and Ag/ZrCx/C in these systems.

Słowa kluczowe

PL

zwilżalność; kąt zwilżania; zwilżanie reaktywne; układ Ag/C

EN

wettability; wetting angle; reactive wetting; Ag/C system

• Wydawca: Wydawnictwo SIGMA-NOT
• Czasopismo: Inżynieria Materiałowa
• Rocznik: 2010
• Tom: Vol. 31, nr 2
• Strony: 104--108
• Opis fizyczny: Bibliogr. 19 poz., rys., tab.

Twórcy

autor

Wójcik-Grzybek D.

autor

Frydman K.

autor

Sobczak N.

autor

Nowak R.

• Instytut Technologii Materiałów Elektronicznych, Warszawa,

Bibliografia

• [1] Naidich Y. V.: In: Progress in Surface and Membrane Science 14, Academic Press, New York (1981) 353-484.
• [2] Eustathopoulos N.: Nicholas M., Drevet B.: Wettability at high temperatures. Pergamon Materials Series Vol. 3, Oxford, UK, Pergamon (1999).
• [3] Senkara J.: Sterowanie energią adhezji pomiędzy molibdenem i wolframem a ciekłymi metalami w procesach spajania. WPW, Prace Naukowe, Mechanika, z. 156 (1993).
• [4] Dezellus O., Eustathopoulos N.: The role of the van der Waals interactions on wetting and adhesion in metal/carbon systems. Scripta Materialia 40 (11) (1999) 1283-1288.
• [5] Shen P., Fuji H., Nogi K.: Effect of substrate crystallographic orientation on wettability and adhesion in several representative systems. Journal of Materials Processing and Technology 155-156 (2004) 1256-1260.
• [6] Naidich Y.: About liquid metal/ceramic interface interaction mechanism and model of a new intermediate compound formation. Current Opinion in Solid State and Materials Science 9 (2005) 161-166.
• [7] Landry K., Kalogeropoulu S., Eustathopoulos N.: Wettability of carbon by aluminum and aluminum alloys. Materials Science and Engineering A 254 (1998) 99-111.
• [8] Sobczak N., Singh M., Asthana R.: High-temperature wettability measurements in metal/ceramic systems – some methodological issues. Current Opinion in Solid State and Materials Science 9 (2005) 241-253.
• [9] Eustathopoulos N., Sobczak N., Passerone A., Nogi K.: Measurement of contact angle and work of adhesion at high temperature. Journal of Materials Science 40 (2005) 2271-2280.
• [10] Sobczak N., Nowak R., Radziwiłł W., Budzioch J., Glenz A.: Experimental complex for investigations of high temperature behaviour of molten metals in contact with refractory materials. Materials Science of Technology (2007) 409-416.
• [11] Sobczak N., Sobczak J., Książek M., Radziwiłł W., Rohatgi P.: Wpływ dodatków stopowych na oddziaływanie ciekłej miedzi z porowatym podłożem grafitowym. Mater. II Konf. „Stopy Miedzi”, Szklarska Poręba, (1996) 191-198.
• [12] Liggieri L., Passerone A.: An automatic technique for measuring the surface tension of liquid metals. High Temperature Technology 7 (1989) 80-86.
• [13] ASTRA Reference Book. IENI-CNR, Genova, Italy, Report, Oct. (2007).
• [14] Landry K., Rado C., Voitovitch R., Eustathopoulos N.: Mechanism of reactive wetting: the question of triple line configuration. Acta Metallurgica 45 (7) (1997) 3079-3085.
• [15] Eustathopoulos N.: Progress in understanding and modelling of reactive wetting of metals on ceramics. Current Opinion in Solid State and Materials Science 9 (2005) 152-160.
• [16] Pietrzak K.: Formowanie się warstw pośrednich w kompozytach metalowo- ceramicznych i ich złączach. OWPW, Prace Naukowe, Mechanika, z. 170 (1998).
• [17] Missol W.: Energia powierzchni rozdziału faz w metalach. Wyd. Śląsk, Katowice (1975).
• [18] Novakovic R., Tanaka T., Muolo M. L., Lee J., Passerone A.: Bulk and surface properties of liquid AgX (X=Ti, Zr) compound forming alloys. Surface Science 591 (2005) 5669.
• [19] Golański D.: Modelowanie naprężeń własnych termicznych w złączach ceramiczno-metalowych. OWPW, Prace Naukowe, Mechanika, z. 222 (2008).