Adhäsionsstärke von Al2o3 /Mo-MN-Schnittstellen

1. Einführung

Keramik zu Keramik oder Keramik bis Metall hat eine hohe Vakuumtechnologie, Medizintechnik, Elektro- und Sensorindustrie verwendet. Das Löten ist häufig die bevorzugte Methode zum Verbindenprozess, da sich verschiedene Arten von Materialien verbinden können, eine hohe zuverlässige und präzise Produktionstoleranz. Um sich mit sich selbst oder Metall zu verbinden, ist das kritische Problem die schlechte Benetzbarkeit von Keramik durch Füllstofflegierungen. Dieses Problem wird normalerweise durch die Anwendung einer metallischen Schicht auf die Keramikoberfläche überwunden. Am bekanntesten bekanntesten

Der Metallisierungsprozess ist der „Moly -Mangan -“ -Prozess.

Der Artikel soll die Variation der Adhäsionsstärke der Al 2 O 3 /Mo-MN-Schnittstellen als Veränderung der Verbindungstemperaturen untersuchen. Die Adhäsion zwischen MO-MN-Schicht und Al2O3 wird durch Vier-Punkte bestimmt
Biegertest. Der Adhärenzmechanismus
und Haftfestigkeit bei anderen
Die Verbindungsbedingungen werden dann bestimmt
und charakterisiert.

2. Experimente

In diesem Experiment wurde ein Aluminiumoxid -Keramikpulver verwendet. Es wurde uniaxial in einer Stahlform bei 13 MPa gedrückt, um rechteckige Probe für den anschließenden Verbindungsverfahren herzustellen. Nach dem Schießen bei 1625 ℃ näherte sich die relative Dichte der Aluminiumoxid-Probe auf einen Wert von 99 % Aluminiumoxid. Die Herstellung der MO-MN-Paste beinhaltet die homogene Mischung von Pulvern und Polymeren (72-28 % WT).
Die endgültige Dispersion und Mischung von Mo-MN-Paste wurden mit Kugelmahlen und drei Rollmühlen durchgeführt.
Der Bildschirmdruckprozess wurde übernommen
Herstellung der Metallisationsschicht. Der Verbindungsprozess wurde bei Temperaturen von 1100 ℃ bis 1470 ℃ in 95%N 2 -5%H 2 durchgeführt. Der
Die Bestimmung der Adhäsionsstärke basierte auf dem Vier-Punkte-Biegetest. Die vorgeschlagene Probengeometrie ist eine Modifikation der durch Charalambides [2] vorgeschlagenen Vier-Punkte-Biegegeometrie, wie in Abb. 1 schematisch gezeigt.
Abb. 1.. Modifizierte gekerbte Vier-Punkte-Biegeproben

3. Ergebnisse und Diskussionen
3.1 Mikrostruktur
Die Mikrostrukturen des Querschnitts, die sich aus verschiedenen Verbindungstemperaturen ergeben, sind in Abb. 2-5 dargestellt. Die Verbindungstemperatur beeinflusst die Bindung
Ergebnisse in zwei Hauptaspekten: Eine höhere Temperatur fördert die Verdichtung von MO und die Diffusion von MNO und glasige Phase von der MO-MN-Schicht in Aluminiumoxidmatrix.

Fig. 2 zeigt den Querschnitt der bei 1100 ℃ erhaltenen Proben, die Bestandteile der weißen und dunklen Phase sind Mo bzw. Al 2 O 3. Die graue Phase ist die Mischung von Mn-,
Ti-haltige glasige Phase wie erkannt
von eds. Für das Probe A3 zeigt die MO-MN-Schicht eine homogene Struktur mit einer glasigen Phase. Außerdem füllt sich das Glas in die Poren der MO-MN-Schicht.

Abbildung 2: Grenzflächenmikrostruktur von
Verbindungsbereich (1100 ℃)

Abbildung 3: Grenzflächenmikrostruktur des Verbindungsabschnitts (1300 ℃)

Wie aus Abb. 2-3 ersichtlich ist, verringert das Glas die Keramik und fließt entlang der Grenzfläche, was zu einer gleichmäßigen Reaktionsschicht führt. EDS -Analysen
zeigt, dass die Zusammensetzung dieser Schicht für mnal2o4 geschlossen ist. Die Bildung einer MNAL 2 O 4 -Schicht ist die Assoziation mit der MNO -Bildung. Der
Der Adhärenzmechanismus der MO-MN/Al 2 O 3-Schnittstellen wird von Pincus [4-5] angezeigt. Er schlug vor, dass Mangan in einer Reduktionsatmosphäre zu MNO oxidiert wird und dann reagiert
mit Aluminiumoxid, die eine mnal 2 O 4 -Schicht bilden
entlang der Schnittstelle. Die hohe Verbindung
Temperatur von 1470 ℃ führt zu
Diffusion der MNO-haltigen flüssigen Phase in Aluminiumoxidmatrix. Aus diesem Grund verspricht die Mnal 2 O 4 -Schicht für das Exemplar B5. Dies bedeutet auch, dass die Mo-MN
Phase. Wie in Ref. [3-4] Es wird erwartet, dass dieser Effekt das Sintern von MO fördert und schließlich zur Verdichtung und zum Kornwachstum von MO führt, wie in 4 (a) gezeigt.

3.2 Analyse der Lastverschiebung
Kurven
Eine typische Last-Verschiebungskurve
ist in Abb. 5 dargestellt.

Wie erwartet steigt die Last zunächst linear an. Im Gegensatz zu durchlässigen Studien zum Vierpunkt
Die Biegeprüfung durch andere Autoren [2] enthüllte die Last-Verschiebungs-Kurve nicht das Lastplateau, das der stationären Rissverlängerung entlang der Grenzfläche entsprach. Im Gegenteil
Charakteristische Punkte, die als D und F bezeichnet werden An der Grenzfläche können wir Punkt D als kritische Belastung für die Debonding -Kraft interfahieren, die die Probe erhöht
kontinuierlich mit dem Biegemoment. Eventuell versagen die Probenschnittstellen an Punkt F.

In der Nähe der zentralen Region der Probe. Obwohl die in der Last-Verschiebungskurve aufgezeichnete kritische Belastung D nicht zur Berechnung der Dehnungssenergie-Freisetzungsrate verwendet werden kann, spiegelte sie den Bruchwiderstand der interessierenden Grenzfläche wider.
Die Ergebnisse der Adhäsionsstärke sind gezeigt
In Abb. 6.
Nachdem die angewendete Last Punkt D erreicht hatte, fiel sie stark, da die Crack seit der Anstieg der Compliance voranschreitet. Die Kraft auf das Probe nimmt mit dem Biegemoment kontinuierlich zu. Schließlich scheitern die Probenschnittstellen
an Punkt F.

3.3 Adhäsionsstärke
Die Ergebnisse der Adhäsionsstärke sind in Abbildung dargestellt. Es zeigt große Datenstreuungen, die wahrscheinlich die Inhomogenitäten von Al 2 O 3 /Mo-Mn-Schnittstellen widerspiegeln. Aber nur die Betrachtung der
Mittelwerte, die Trends der Adhäsionsstärke mit Temperatur sind in Abb. 6 dargestellt. Die Ergebnisse weisen keinen monotonischen Trend des Verbindungstemperaturbereichs auf. Das heißt, das
Die Temperatur hatte starke Auswirkungen auf die
gemeinsame Eigenschaften. Die Variation des Verbindungs
Temperatur beeinflusste die Gelenkfestigkeit
in folgenden Aspekten:
(i) Abb. 2 zeigt an, dass die Mehrheit der mit den glasigen Phasen gebundenen MO -Partikeln und nur einige Partikel Kontakte miteinander bilden und zu einer inkonsistenten Struktur führt. Erhöhen Sie jedoch die Verbindungstemperatur auf 1300 ℃
führte zu der dichten MO-MN-Schicht (Abb.3). Außerdem füllen die glasigen Phasen die Poren und bilden starke Bindungen an die MO-MN-Schicht und Al 2 O 3 [3,6]. Es zeigt keine Hinweise darauf
und Mo-Mn-Schicht. (ii) Abb. 4 (a) zeigt, dass einige einige
Risse und Defekte befinden sich in der MO-MN-Schicht. Das Vorhandensein dieser Risse und Defekte zeigt die hohe Sprödigkeit der MO -Korngrenzen an. Es wird angenommen, dass; Wenn das Verbinden
Der Prozess wird bei 1470 ℃ durchgeführt, wobei die verbleibende glasige Phase in der MO-MN-Schicht weicher und fließt entlang der Korngrenze von Mo. Folglich fällt es an den Korngrenzen aus. Für die Exemplare, deren
Die Verbindungstemperaturen liegen weit unter 1470 ° C, und die glasige Phase füllt sich in den Poren der MO-MN-Schicht und nicht als Niederschlagsmenge. Aus diesem Grund wirkt die Korngrenze als wirksam
Hindernis für die Ausdehnung der Ausdehnung, wenn der Stress ausgesetzt ist, würde die Ausfällung von glasigen Phasen entlang der MO -Korngrenzen zu erwarten, dass die Festigkeit eine geringere Stärke ist.
(iii) Für die Proben, die bei 1100 ℃ und 1300 ℃ verbunden sind, bildet eine einheitliche Mnal2O4-Schicht und entwickelt somit gut gebundene Schnittstellen. Fig. 4 zeigt an, dass die MNO und SiO 2 die Grenzfläche in die Aluminiumoxidmatrix überschreiten;
Dies führt jedoch zur Vanishment von Mnal 2 O 4 -Schicht. Das Fehlen von Mnal 2 O 4-Schicht liegt daran
In die Aluminiumoxidmatrix eingedrungen und nicht mit dem Al 2 O 3 an den Schnittstellen reagiert. Dies führt zu einer schwachen Grenzfläche zwischen Al 2 O 3 und Mo-MN-Schicht. Einflüsse nach den oben genannten Faktoren, den Gesamteffekt der Temperatur auf die
Die Adhäsionsfestigkeit kann als abgeschlossen werden als
folgen:

Ein geringfügiger Anstieg der Adhäsionsstärke wird beobachtet, wenn die Verbindungstemperatur von 1100 ℃ auf 1300 ℃ steigt. Dies liegt daran, dass die dichte MO-MN-Schicht mehr Widerstand zur Rissverlängerung liefern kann. Inzwischen; Für das mit 1300 ℃ verbundene Probe können die glasigen Phasen in Poren in der MO-MN-Schicht füllen und eine mechanische Verriegelung zwischen Al 2 O 3 und liefern
MO-MN-Schicht. Die Adhäsionsstärke sinkt jedoch schnell, wenn der Verbindungsverfahren bei höherer Temperatur (1470 ℃) vorgeformt wird. Dies wird auf die schlechte Adhärenz zwischen Al 2o3 und Mo-Mn-Schicht zurückgeführt, die sich aus ergibt
Das Fehlen von Mnal 2 O 4 -Schicht. Außerdem die Sprödigkeit der glasigen Phase bei MO Getreide
Grenzen reduzieren auch signifikant die
Frakturwiderstand.

4. Schlussfolgerungen
Die Verbindungstemperatur beeinflusst die Mikrostruktur in zwei Hauptaspekten: Eine höhere Temperatur fördert die Verdichtung von MO und die Diffusion von MNO und glasige Phase von der MO-MN-Schicht in Aluminiumoxidmatrix. Die Haftung
Stärkeergebnisse hing stark von der ab
Temperaturen verbinden. Der Adhärenzmechanismus ist Assoziationen mit einer Mnal2O4 -Schichtbildung. Das Fehlen von Mnal 2 O 4-Schicht führt zu einer schwachen Grenzfläche zwischen Al 2 O 3 und Mo-Mn
Schicht.