, Ostrava, Czech Republic

Podobné dokumenty
STANOVENÍ DIFUZNÍCH CHARAKTERISTIK A INTERAKČNÍCH KOEFICIENTŮ Al V SYSTÉMU Ni 3 Al-Ni

MIKROSTRUKTURNÍ VLASTNOSTI V DIFUZNÍCH SPOJÍCH Ni 3 Al-Ni A NiAl-Ni. Barabaszová K., Losertová M., Kristková M., Drápala J. a

Vysoká škola báňská Technická univerzita Ostrava, Ostrava 4, ČR

INTERAKCE PRVKŮ V TERNÁRNÍM SYSTÉMU WOLFRAM - MOLYBDEN - RHENIUM INTERACTIONS OF ELEMENTS IN THE TERNARY SYSTEM TUNGSTEN- MOLYBDENUM-RHENIUM

INTERMETALICKÉ FÁZE NA BÁZI Ti-Al-Si PŘIPRAVENÉ METODOU PRÁŠKOVÉ METALURGIE. INTERMETALLIC PHASES BASED ON Ti-Al-Si PREPARED BY POWDER METALLURGY

PREPARING OF AL AND SI SURFACE LAYERS ON BEARING STEEL

NĚKTERÉ ZKUŠENOSTI S MODIFIKACÍ SLITIN Mg. SOME OF OUR EXPERIENCE OF MODIFYING THE Mg ALLOYS. Luděk Ptáček, Ladislav Zemčík

VÝZKUM MECHANICKÝCH VLASTNOSTÍ A STRUKTURNÍ STABILITY SUPERSLITINY NA BÁZI NIKLU DAMERON. Karel Hrbáček a

VYSOKOTEPLOTNÍ OXIDACE SLITIN TI-SI. T. Kubatík, D. Vojtěch, J. Šerák, B. Bártová, J. Verner

REAKTIVNÍ DIFUZE V SYSTÉMU Ni - Al. REACTIVE DIFFUSION IN Ni - Al SYSTEM. Karla Barabaszová a Monika Losertová a Jaromír Drápala a

MECHANICKÉ VLASTNOSTI A STRUKTURNÍ STABILITA LITÝCH NIKLOVÝCH SLITIN PO DLOUHODOBÉM ÚČINKU TEPLOTY

KONCENTRAČNÍ A TEPLOTNÍ ZÁVISLOSTI ROZDĚLOVACÍCH KOEFICIENTŮ. Lumír Kuchař, Jaromír Drápala

VLIV OBSAHU NIKLU NA VLASTNOSTI LKG PO FERITIZAČNÍM ŽÍHÁNÍ EFFECT OF THE CONTENT OF NICKEL ON DI PROPERTIES AFTER FERRITIZATION ANNEALING

a UJP PRAHA a.s., Nad Kamínkou 1345, Praha Zbraslav, b PBS Velká Bíteš a.s. Vlkovská 279, Velká Bíteš,

Strukturní charakteristiky hořčíkové slitiny AZ91. Structure of Magnesium Alloy AZ91.

PŘÍSPĚVEK K POVRCHOVÉ ÚPRAVĚ SKLOVITÝM SMALTOVÝM POVLAKEM CONTRIBUTION TO SURFACE ARRANGEMENT WITH VITREOUS ENAMEL COAT

TEPELNÉ ZPRACOVÁNÍ NIKLOVÝCH SUPERSLITIN HEAT TREATMENT OF HIGH-TEMPERATURE NICKEL ALLOYS. Božena Podhorná a Jiří Kudrman a Karel Hrbáček b

SMĚROVÁ KRYSTALIZACE EUTEKTIK SYSTÉMU Ti-Al-Si DIRECTIONAL CRYSTALLIZATION OF Ti-Al-Si EUTECTICS

VLASTNOSTI KŘEMÍKOVANÝCH VRSTEV NA TITANU PROPERTIES OF SILICONIZED LAYERS ON TITANIUM. Magda Morťaniková Michal Novák Dalibor Vojtěch

STUDIUM VLASTNOSTÍ BEZOLOVNATÝCH PÁJEK PRO VYSOKOTEPLOTNÍ APLIKACE STUDY OF PROPERTIES OF LEAD-FREE SOLDERS FOR HIGH-TEMPERATURE APPLICATION

NOVÉ POZNATKY O STRUKTUŘE TVÁŘENÉ SLITINY AlSi12CuMgNi (AA 4032) Katedra náuky o materiáloch, Slovenská republika

STUDIUM REAKTIVNÍ DIFUZE V TERNÁRNÍM SYSTÉMU MĚĎ INDIUM CÍN STUDY OF THE REACTIVE DIFFUSION IN THE COPPER INDIUM TIN TERNARY SYSTEM

a VUT v Brně, Fakulta strojního inženýrství, Technická 2896/2,Brno , ČR,

GRAFICKÉ ZNÁZORNĚNÍ NONVARIANTNÍCH FÁZOVÝCH PŘEMĚN V BINÁRNÍCH SLITINÁCH V PRŮBĚHU OCHLAZOVÁNÍ

PROVĚŘENÍ VLIVU SMĚROVÉ KRYSTALIZACE NA VLASTNOSTI Ni 3 Al. VŠB TU Ostrava, třída 17. listopadu, Ostrava Poruba

PŘÍSPĚVEK K TERMODYNAMICKÝM A DIFÚZNÍM INTERAKČNÍM KOEFICIENTŮM A JEJICH VZÁJEMNÉMU VZTAHU

VLIV SVAROVÉHO SPOJE NA VLASTNOSTI NANÁŠENÝCH TENKÝCH VRSTEV TIN INFLUENCE OF WELDING ON PROPERTIES DEPOSITED THIN FILMS TIN

ACOUSTIC EMISSION SIGNAL USED FOR EVALUATION OF FAILURES FROM SCRATCH INDENTATION

DIFÚZNÍ SVAŘOVÁNÍ V OCHRANNÉ ATMOSFÉŘE S POUŽITÍM PŘECHODOVÝCH MEZIVRSTEV

ZMENY POVRCHOVÝCH MECHANICKÝCH VLASTNOSTÍ SYSTÉMU S TENKÝMI VRSTVAMI PO KOMBINOVANÉM NAMÁHÁNÍ. Roman Reindl, Ivo Štepánek

PŘÍPRAVA SLITIN Fe-Al-Si REAKTIVNÍ SINTRACÍ PREPARATION OF Fe-Al-Si ALLOYS BY REACTIVE SINTERING

METALOGRAFIE II. Oceli a litiny

K CHEMICKÉ MIKROHETEROGENITĚ NIKLOVÉ SUPERSLITINY ON CHEMICAL MICROHETEROGENEITY OF A NICKEL SUPERALLOY

STUDIUM ELEKTROCHEMICKÝCH KOROZNÍCH JEVŮ DVOUFÁZOVÝCH OCELÍ ZA POUŽITÍ METODY SRET.

ELECTROCHEMICAL HYDRIDING OF MAGNESIUM-BASED ALLOYS

, Hradec nad Moravicí POLYKOMPONENTNÍ SLITINY HOŘČÍKU MODIFIKOVANÉ SODÍKEM

VLIV TEPELNÉHO ZPRACOVÁNÍ NA MECHANICKÉ VLASTNOSTI A VYSOKOTEPLOTNÍ STABILITU NIKLOVÉ SLITINY IN 792 5A

PŘÍSPĚVEK K REDISTRIBUCI HLINÍKU VE SVARECH OCELÍ. ÚFM AV ČR Brno, Žižkova 22, Brno, ČR, million@ipm.cz

DUPLEXNÍ POVLAKOVÁNÍ PM NÁSTROJOVÉ OCELI LEGOVANÉ NIOBEM DUPLEX COATING OF THE NIOBIUM-ALLOYED PM TOOL STEEL

Kroková hodnocení kombinovaného namáhání systémů s tenkými vrstvami. Roman Reindl, Ivo Štěpánek, Radek Poskočil, Jiří Hána

OXIDAČNÍ ODOLNOST A TEPELNÁ STABILITA SLITIN Ti-Al-Si VYROBENÝCH REAKTIVNÍ SINTRACÍ

LOMOVÉ CHARAKTERISTIKY A MECHANICKÉ VLASTNOSTI INTERMETALICKÉ SLOUČENINY Ni 3 Al V ZÁVISLOSTI NA SLOŽENÍ A PODMÍNKÁCH SMĚROVÉ KRYSTALIZACE

VLIV ZPŮSOBŮ OHŘEVU NA TEPLOTNÍ DEGRADACI TENKÝCH OTĚRUVZDORNÝCH PVD VRSTEV ZJIŠŤOVANÝCH POMOCÍ VYBRANÝCH METOD

Adhezní síly v kompozitech

VLASTNOSTI KOMPOZITNÍCH POVLAKŮ S KATODICKY VYLUČOVANOU MATRICÍ

MODELOVÁNÍ TERNÁRNÍCH SYSTÉMŮ POMOCÍ PROGRAMU MATLAB NA PŘÍKLADU SLITINY Al-Cu-Si

Střední odborná škola a Střední odborné učiliště, Hradec Králové, Vocelova 1338, příspěvková organizace

, Hradec nad Moravicí

BIOLOGICKÉ LOUŽENÍ KAMÍNKU Z VÝROBY OLOVA

Nauka o materiálu. Přednáška č.10 Difuze v tuhých látkách, fáze a fázové přeměny

MĚŘENÍ A MODELOVÁNÍ TEPLOTNÍCH POLÍ KOKILY S NÁTĚREM. Technická univerzita v Liberci, Háklova Liberec 1, ČR

HODNOCENÍ POVRCHOVÝCH ZMEN MECHANICKÝCH VLASTNOSTÍ PO ELEKTROCHEMICKÝCH ZKOUŠKÁCH. Klára Jacková, Ivo Štepánek

Technologie I. Část svařování. Kontakt : michal.vslib@seznam.cz Kancelář : budova E, 2. patro, laboratoře

CREEP INTERMETALICKÉ SLITINY TiAl PRI VELMI MALÝCH RYCHLOSTECH DEFORMACE. CREEP OF INTERMETALLIC ALLOY TiAl AT VERY LOW STRAIN RATES

Hodnocení korozí odolnosti systémů tenká vrstva substrát v prostředí kompresorů

PODSTATA VYSOKOTEPLOTNÍ STABILITY Ni-Cr-W-C SLITIN. THE NATURE OF HIGH-TEMPERATURE HEAT RESISTANCE OF Ni-Cr-W-C ALLYS

REDISTRIBUCE UHLÍKU A FOSFORU VE SVAROVÝCH SPOJÍCH UHLÍKOVÝCH OCELÍ ČSN ( ,1%P) A ( ,4%P) S AUSTENITICKOU OCELÍ ČSN

POROVNÁNÍ ODOLNOSTI SVAROVÝCH SPOJU POTRUBÍ Z OCELÍ TYPU CrNiMo PROTI BODOVÉ KOROZI

STRUKTURA VLASTNOSTI SLITINY Al-TM-Ce. STRUCTURE AND PROPERTIES OF Al-TM-Ce ALLOYS. Alena Michalcová Dalibor Vojtěch Pavel Novák Jan Šerák

POROVNÁNÍ VLIVU DEPOSICE TENKÝCH VRSTEV A NAVAŘOVÁNÍ NA DEGRADACI ZÁKLADNÍHO MATERIÁLU

VLIV OBSAHU HLINÍKU NA VLASTNOSTI HOŘČÍKOVÝCH SLITIN PŘI ODLÉVÁNÍ DO BENTONITOVÝCH A FURANOVÝCH FOREM

TEORETICKÉ STUDIUM ROVNOVÁŽNÝCH DIAGRAMŮ BINÁRNÍCH SYSTÉMŮ MĚDI, STŘÍBRA, ZLATA A PALADIA

VYSOKOTEPLOTNÍ CREEPOVÉ VLASTNOSTI SLITINY Fe31Al3Cr S PŘÍSADOU Zr. HIGH TEMPERATURE CREEP PROPERTIES Fe31Al3Cr ALLOY WITH Zr ADITIVE

VYBRANÉ ZKUŠENOSTI S PŘÍPRAVOU SLITIN Mg-Li JAKO MATRIČNÍHO KOVU PRO VLÁKNOVÁ KOMPOZITA

Jitka Malcharcziková a Miroslav Kursa b Josef Pešička c

ELEKTROLYTICKY VYLUČOVANÉ KOMPOZITNÍ POVLAKY (ECC) JAKO POVRCHOVÁ OCHRANA ODOLNÁ PROTI OPOTŘEBENÍ VE STROJÍRENSTVÍ

VLIV ZMĚNY DRSNOSTI POVRCHU NA PŘILNAVOST ORGANICKÝCH POVLAKŮ INFLUENCE OF THE CHANGE OF THE SURFACE ROUGHNESS ON ADHESION OF ORGANIC COATINGS

Jitka Malcharcziková a Zdeněk Jedlička a Miroslav Kursa a

DETERMINATION OF MECHANICAL AND ELASTO-PLASTIC PROPERTIES OF MATERIALS BY NANOINDENTATION METHODS

Michal Novák a Dalibor Vojtěch a Michala Zelinková a

OPTIMALIZACE SVAŘOVACÍCH PARAMETRŮ PŘI ODPOROVÉM BODOVÉM SVAŘOVÁNÍ KOMBINOVANÝCH MATERIÁLŮ

VLIV PARAMETRŮ LASEROVÉHO POVRCHOVÉHO ZPRACOVÁNÍ NA MIKROSTRUKTURU OCELÍ

CHARAKTERIZACE MATERIÁLU POMOCÍ DIFRAKČNÍ METODY DEBYEOVA-SCHERREROVA NA ZPĚTNÝ ODRAZ

Hodnocení opotřebení a změn tribologických vlastností brzdových kotoučů

1. ÚVOD DO MODELOVÁNÍ KONCENTRAČNÍCH PLOCH V TERNÁRNÍCH SYSTÉMECH Modelování je založeno na regresní analýze rovnovážných ploch solidu a likvidu terná

Adhezní síly. Technická univerzita v Liberci Kompozitní materiály, 5. MI Doc. Ing. Karel Daďourek 2008

HODNOCENÍ HLOUBKOVÝCH PROFILŮ MECHANICKÉHO CHOVÁNÍ POLYMERNÍCH MATERIÁLŮ POMOCÍ NANOINDENTACE

TEPELNÉ ZPRACOVÁNÍ, MECHANICKÉ VLASTNOSTI A STRUKTURNÍ STABILITA PERSPEKTIVNÍCH LITÝCH NIKLOVÝCH SUPERSLITIN

Univerzální využití indentačních metod pro hodnocení mechanických vlastností a chování velmi rozdílných systémů materiálů

VLIV TECHNOLOGIE ŽÁROVÉHO ZINKOVÁNÍ NA VLASTNOSTI ŽÁROVĚ ZINKOVANÝCH OCELÍ

STRUKTURA A VLASTNOSTI PRÁŠKOVÝCH SLITIN

Příprava, modifikace a charakterizace materiálů energetickým zářením

MOŽNOSTI TVÁŘENÍ MONOKRYSTALŮ VYSOKOTAVITELNÝCH KOVŮ V OCHRANNÉM OBALU FORMING OF SINGLE CRYSTALS REFRACTORY METALS IN THE PROTECTIVE COVER

PROBLEMATICKÉ SVAROVÉ SPOJE MODIFIKOVANÝCH ŽÁROPEVNÝCH OCELÍ

KORELACE ZMĚN POVRCHOVÝCH VLASTNOSTÍ ELEKTROCHEMICKÝM ZATÍŽENÍM A KOROZNÍM PŮSOBENÍM V REÁLNÉM ČASE.

5.0 ZJIŠŤOVÁNÍ FÁZOVÝCH PŘEMĚN

VYUŽITÍ PVD POVLAKŮ PRO FUNKČNĚ GRADOVANÉ MATERIÁLY

MODELOVÁNÍ ROVNOVÁŽNÝCH PLOCH SOLIDU A LIKVIDU A STANOVENÍ ROVNOVÁŽNÝCH ROZDĚLOVACÍCH KOEFICIENTŮ RHENIA A MOLYBDENU V TERNÁRNÍM SYSTÉMU W-Mo-Re

REDISTRIBUCE HLINÍKU A UHLÍKU VE SVARECH OCELÍ V INTERVALU TEPLOT o C

Katedra technológií a materiálov, Strojnícka fakulta Technickej univerzity v Košiciach, Mäsiarska 74, Košice

K ROZDĚLOVÁNÍ SKANDIA V HLINÍKU. Vysoká škola báňská - TU Ostrava, Ostrava, ČR. Lumír Kuchař, Jaromír Drápala

VLIV MECHANICKÉHO PORUŠENÍ NA CHOVÁNÍ POVRCHU S TIN VRSTVOU PŘI TEPELNÉM A KOROZNÍM NAMÁHÁNÍ. Roman Reindl, Ivo Štěpánek, Martin Hrdý, Klára Jačková

BINÁRNÍ SYSTÉMY HORCÍK PRÍMES A ROZDELOVACÍ KOEFICIENTY PRÍMESÍ V HORCÍKOVÝCH SLITINÁCH. Lumír Kuchar, Jaromír Drápala, Kamil Krybus

COMTES FHT a.s. R&D in metals

THE WASTES FROM PRODUCTS OF ELECTRICAL AND ELECTRONIC INDUSTRIES AND THEIRS TREATMENT

SIMULACE REDISTRIBUCE UHLÍKU V HETEROGENNÍM SVAROVÉM SPOJI P91/27NiCrMoV15-6

HLINÍK A JEHO SLITINY

VŠB Technical University of Ostrava, Faculty of Mechanical engineering, 17. Listopadu 15, Ostrava Poruba, Czech Republic

KRYSTALICKÁ STAVBA KOVOVÝCH SLITIN

VLIV TEPELNÉHO ZPRACOVÁNÍ NA VLASTNOSTI VYSOCEPEVNÉ NÍZKOLEGOVANÉ OCELI. David Aišman

Transkript:

INTERAKCE PRVKŮ V SYSTÉMU NIKL - KŘEMÍK Jaromír Drápala, Miroslav Kursa, Jitka Malcharcziková, Petr Kubíček Vysoká škola báňská - TU Ostrava, katedra neželezných kovů, rafinace a recyklace, 708 33 Ostrava - Poruba, ČR, E-mail: Jaromir.Drapala@vsb.cz Abstrakt INTERACTION OF ELEMENTS IN NICKEL - SILICON SYSTEM Experimental study of the behaviour of intermetallic compound (IMC) - metallic matrix systems with the purpose of investigating mutual interactions of these joint materials, assessing their stability in particular temperature and time regimes, determining diffusion characteristics of the joint materials and investigating the mass transport in the interphase boundary region. Theoretical works direct towards deriving relations for practical calculation of diffusion characteristics and enabling more accurate diffusivity determinations in case of weld joint of specimens which can influence the diffusion process itself. Obtaining of new relations for the diffusion equation solution in two two-phase systems with moving boundary in the presence of a diffusion source by means of the double layer thermal potential. It will enable a more accurate determination of diffusion characteristics from experimental data for the specimens which a diffusion source resulting from the weld joint of the specimens has a negative consequence. The proposed model of the diffusion equation solution for given experimental conditions will enable to generalize the reached experimental results also for other similar types of composed materials and thus to predict their properties and behaviour in real conditions. Practical contribution of the work consists not only in the field of the defined function gradient materials preparation, but also in the field of composite materials on the basis of metals or metal - IMC, in the field of semiconductor technique of new integrated systems production (application of silicides on the Si matrix). 1. ÚVOD Různorodost použití silicidů zahrnuje oblast od konstrukčních materiálů (včetně vysokoteplotních topných elementů) k povlakům odolným vůči vnějšímu prostředí až k mikroelektronickým prvkům. Největší důraz je kladen na materiály s příznivými vysokoteplotními vlastnostmi pro konstrukční účely. Vynikající odolnosti proti korozi lze využít u např. u Ni 3 Si. V mikroelektronickém průmyslu se silicidy těší rostoucí oblibě, v první řadě kvůli jejich vhodným fyzikálním charakteristikám, potřebě vytváření tenkých vrstev a pro rozvoj technologie polovodičových materiálů na bázi křemíku. V současnosti je v řadě vědecko - výzkumných pracovišť na celém světě zkoumán charakter rozhraní silicid/křemík až na atomární úrovni a míra jeho znečištění na výkon mikroelektronických prvků. 2. SYSTÉM Ni - Si Při pokovování křemíkových substrátů nebo při nanášení tenkých Si filmů na kovový substrát mohou vznikat různorodé fáze a přechodové vrstvy v závislosti na historii tepelného zpracování. Rovnovážný diagram binárního systému Ni - Si se vyznačuje značnou složitostí. U systému Ni-Si vznikají postupně různé fáze typu Ni 3 Si - Ni 31 Si 12 - Ni 3 Si - NiSi - NiSi 2 - viz obr. 1 [1]. V tab. 1 jsou popsány význačné reakce v tomto binárním systému. - 1 -

Tabulka 1.Význačné body v systému Ni-Si [1] Reakce Složení (at. % Si) Teplota ( o C) Typ reakce L (Ni) + β 3 21,4 15,8 25 1143 eutektická β 2 β 3 1115 polymorfická (Ni) + β 2 β 1 14,7 25,1 23,7 1035 peritektoidní β 2 β 1 + γ 25,2 24,5 27,9 990 eutektoidní L + γ β 3 22 27,9 25,2 1170 peritektická L γ 27,9 1242 kongruentní L γ +δ 29,8 27,9 33,3 1215 eutektická L + θ δ 30,8 33,4 33,3 1255 peritektická L θ 33,5 1306 kongruentní θ δ + ε' 37,8 33,3 39,2 825 eutektoidní ε' δ + ε 39,2 33,3 39,5 820 eutektoidní ε' ε + NiSi 41 40,7 50 800 eutektoidní θ + NiSi ε' 38,5 50 40 845 peritektoidní ε ε' 40 830 polymorfická L θ + NiSi 46 41 50 964 eutektická L NiSi 50 992 kongruentní L NiSi + αnisi 2 56,2 50 66,7 966 eutektická L + (Si) βnisi 2 59 100 66,7 993 peritektická βnisi 2 αnisi 2 66,7 981 polymorfická Obr. 1. Binární diagram systému Ni - Si [1] - 2 -

Na příkladu chování dvojice Ni - Si je patrná zpočátku tvorba silicidu Ni 2 Si. Potom je spotřebován jeden z prvků, vzniká fáze, která obsahuje převládající komponentu. Na obr. 2 udané teploty způsobí tvorbu vrstvy o tloušťce cca 100 nm za dobu 1 hodiny při uvedeném režimu tepelného zpracování [2]. Problém tvorby reálných silicidů je aktuální záležitostí technologie výroby výkonových diod pro automobilový průmysl např. při nanášení vrstev niklu na křemíkovou podložku z důvodu vytváření mezivrstvy pro kontaktování přívodů k elektrodám diod. Na vrstvu niklu se nanáší dále tenká vrstvička zlata a na tu se pak další vrstva ternární pájky na bázi Pb- Ag-In. Následuje difuzní pájení při teplotách okolo 400 o C. Z hlediska chemického složení se jedná o složitý sendvičový systém Si - Ni - Au - Pb (Ag, In), který je vystaven teplotní exploataci. Je proto pochopitelné, že diky tepelně aktivovanému jevu dochází při difuzi ke vzniku dalších složitých struktur a mezivrstev v souladu s teoretickými předpoklady v tomto složitém systému. Obr.2. Schematický diagram tvorby fází v systému Ni - Si [2]. Technologickým problémem je zejména otázky kompatibility jednotlivých chemicky a strukturně odlišných vrstev a jejich soudržnosti. Cílem této práce je experimentální studium chování systémů intermetalická sloučenina (např. silicidy niklu) - kovová matrice (např. nikl) za účelem sledování vzájemných interakcí těchto spojených materiálů a posouzení jejich stability v určitých teplotních a časových režimech, stanovení difuzních charakteristik spojených materiálů a sledování transportu hmoty v oblasti mezifázového rozhraní. Teoretické práce směřují k odvození příslušných vztahů pro praktický výpočet difuzních charakteristik a přesnějšímu stanovení difuzivit v případě svarového spoje vzorků, který může ovlivňovat vlastní difuzní proces. Pro řešení rovnice difuze ve dvoufázových systémech s pohyblivým mezifázovým rozhraním za přítomnosti difuzního zdroje budou získány nové vztahy pomocí teorie tepelného potenciálu dvojvrstvy, které umožní přesnější stanovení difuzních charakteristik z experimentálních dat pro vzorky, kde se negativně projeví difuzní zdroj v důsledku svarového spoje. Ni 1. Ni + 25 at.% Si 2. Ni + 33 at.% Si 3. Ni + 39 at.% Si Obr.3. Metalografické snímky mikrostruktury výchozích materiálů (zvětšení 100x) - 3 -

koncentrace Si (at. %) 22 25 30 38 33 31 37 10 µm 1. Ni + 25 at.% Si 2. Ni + 33 at.% Si 3. Ni + 39 at.% Si Obr. 4. Mikroanalýza vzorků slitin Ni - Si (EDAX) Pro vlastní experimentální práce byly připraveny vzorky čistého niklu a tři typy slitin Ni-Si s koncentrací cca 25, 33 a 39 at. % Si, a to plazmovou metalurgií (rafinace a homogenizace slitin) a tavením ve vakuové indukční peci s následným odlitím do grafitové kokilky. Takto byly získány vždy tři vzorky válcovitého tvaru o průměru 11 mm a délce cca 100 mm. Vzorky byly dále podrobeny metalografické a chemické analýze - viz obr. 3 a 4, odkud je patrná dvoufázová oblast β1 + (β1 + Ni) u slitiny s 25 at. % Si (vzorek 1), u další slitiny tvoří matrici δ fáze (vzorek 2) a u třetí slitiny se jedná o dvoufázovou směs ε + δ (vzorek 3). Světlé fáze na metalografických snímcích (obr. 3) vykazovaly podstatně vyšší mikrotvrdost (620 až 980 HV m při zatížení 20 g) oproti HV m = 350 u vzorku 1 a HV m = 485 u vzorků 2 a 3. U čistého niklu byla naměřena mikrotvrdost HV m = 86. Na základě chemických analýz (metoda AES - ICP) byla zjištěna tato průměrná složení: vzorek 1-21 at. % Si, vzorek 2-33 at. % Si, vzorek 3-38 at. % Si. V další etapě byly vzorky na čelních plochách vybroušeny a metalograficky upraveny leštěním za účelem vytvoření co nejdokonalejší roviny. K vytvoření kvalitního difuzního spoje bylo použito dvou technologií: elektrické odporové svařování (ÚFM AV ČR Brno) a svařování elektronovým svazkem ve vakuové peci (VŠB-TU Ostrava). Na obr. 5 je dokumentována oblast odporově svařených vzorků Ni + silicid niklu (metalografické studium - ÚFM AV ČR Brno) a na obr. 6 je prezentován koncentrační profil svařeného místa z hlediska obsahu Si zjišťovaný mikroanalyzátorem EDAX v Brně. V současné době jsou vzorky podrobovány difuznímu žíhání podle stanovených teplotních režimů za účelem získání vhodných koncentračních profilů, z nichž bude možno určit charakteristiku interdifuze Ni a Si ve složeném systému s několika různými fázemi. Pro tento případ máme navržen nový model řešení difuzní rovnice pro dané experimentální podmínky, který umožní získané experimentální výsledky zobecnit i pro jiné typy složených materiálů. Máme k dispozici výsledky vlastních měření koncentračních profilů u systému Ni 3 Al - Ni (grantový projekt GA ČR No. 106/94/1212 Funkčně gradientní materiály") i výsledky zahraničních autorů Watanabeho [4] a Dupeuxe [5]. Dalším cílem vlastních experimentálních prací je studium strukturních poruch vznikajících u mezifázového rozhraní v důsledku rozdílné difuzivity zúčastněných prvků a fází. 6. ZÁVĚR Získané výsledky významně přispějí k volbě složených systémů a umožní posoudit jejich teplotní stabilitu v rámci předpokládané doby životnosti a provozních podmínek. Navrhovaný 50 µm 50 µm - 4 -

model řešení difuzní rovnice pro dané experimentální podmínky umožní získané experimentální výsledky zobecnit i pro jiné podobné typy složených materiálů a tím predikovat jejich vlastnosti a chování v reálných podmínkách. Praktický význam práce spočívá nejen v oblasti přípravy definovaných funkčně gradientních materiálů, ale také v oblasti kompozitních materiálů na bázi kovů nebo kov-imc, ale také v polovodičové technice výroby nových typů integrovaných systémů (aplikace silicidů na Si matrici). Ni Ni Ni 200 µm 200 µm 200 µm 1. Ni + 25 at.% Si 2. Ni + 33 at.% Si 3. Ni + 39 at.% Si Obr. 4. Mikrostruktura svarových spojů Ni - Ni x Si y (SEM) Ni 10 µm přechodová vrstva Ni + 33 at.% Si Obr. 4a. Detail svarového spoje Ni + NiSi33 Obr. 5. Koncentrační profil difuzního spoje Ni + (Ni + 33 at.% Si) Práce je řešena s finanční podporou GAČR v rámci vědecko výzkumného projektu No:106/99/0905 Interakce prvků ve složených kovových systémech za vysokých teplot" LITERATURA [1] NASH, P. and NASH, A. Phase Diagrams of Binary Nickel Alloys, 1991 published in MASSALSKI, T.B. Binary Alloy Phase Diagrams. ASM Metals Park, Ohio, 1987, Vol. 2, p. 1755-1756 and 1997, on CD ROM. [2] HADAMOVSKY, H.-R. Werkstoffe in Halbleitertechnik. VEB Deutscher Verlag für Grundstoffindustrie, Leipzig, 1985, s 262-291. [3] KUMAR, K.H. Silicides: Science, Technology and Applications. In Intermetallic Compounds: Vol. 2, Practice. Edited by J.H.Westbrook and R.L. Fleischer, 1994, John Wiley & Sons Ltd, p. 211-235. [4] WATANABE M. et al. Electron microscopy study of Ni / Ni 3 Al diffusion-couple interface. Acta Metall. Mater., Vol. 42, 1994, No. 10, pp. 3381-87. [5] DUPEUX M., CHUANGENG WAN and WILLEMIN P. Application of Binary Interdiffusion Models to Ni 3 Al / Ni Diffusion Bonded Interfaces. Acta Metall. Mater., Vol. 41, 1993, No. 11, pp. 3071-3076. - 5 -