金属とセラミックスとの接合機構及びそれに及ぼす諸因子の影響

1990 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 02302078
• Research Institution: Tohoku University
• Principal Investigator: 諸住 正太郎 東北大学, 金属材料研究所, 名誉教授 (80005842)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 中尾 嘉邦 大阪大学, 工学部, 教授 (20029086) ; 新谷 光二 北海道大学, 工学部, 助教授 (80001204) ; 須賀 唯知 東京大学, 先端科学研究センター, 助教授 (40175401) ; 井関 孝善 東京工業大学, 工学部, 教授 (10016818) ; 石田 洋一 東京大学, 生産技術研究所, 教授 (60013108)
• Keywords: 金属ーセラミックス接合 / メタライズ / 接合界面 / 窒化けい素 / 炭化けい素 / アルミナ / 残留応力 / ろう材

Research Abstract

本研究中の分担研究は,大別して,接合プロセス,界面構造,界面の力学の3つの項目に分類される。それら各項目についての研究実績は次のとおりである。
(1)接合プロセス:Si_3N_4の接合では,Crメタライズ法を用いたときの加熱条件と反応層の形態および強度との関係(山本),V箔を用いたときのSi_3N_4中の助剤Yの効果(伊藤),Alろう材による接合において溶射Alメタライズの低接合温度化効果およびろう材中の微量Tiの効果(岡本)等について,またSiCの接合では,AlやTiを含むろう材での反応生成物の性質と挙動(井関),NiーTiろう材法でのNi/Ti比の効果(奈賀)等について,さらにAl_2O_3やAlNとCuとの接合ではろう材中の添加元素の効果(有賀),ZrB_2の接合ではろう材中の元素の電界による偏析現象について研究した。
(2)界面構造:Al_2O_3/Nb界面について原子間相互作用をコンピュ-タ計算により模擬して検討(香山),反応相を生成しない2,3の金属ーセラミックス接合系での応力緩和の組織学的検討(石田),βサイアロンーMo接合系におけるNi中間材とサイアロンとの界面構造の観察(弘津),ZrO_2やTiO_2とPtとの接合界面組織の観察(越後谷)等を行った。
(3)界面の力学:MgOと金属の接合体での応力緩和のための複合材料や傾斜機能材料の応用とその破壊現象(新谷),TiB_2とNiの接合体における残留応力分布の界面形状による変化(福沢),各レベルの界面強度に対して分子動力学的手法を用いての界面亀裂の解析による破壊力学的因子の重要度評価(須賀),Si_3N_4とMoとの接合系のろう材接合における破壊強度に及ぼす反応層厚さの効果(中尾),金属ーセラミックス接合体の残留応力の超音波顕微鏡による測定(成田)等について研究を行った。

Research Products

• [Publications] 諸住 正太郎: "金属・セラミック接合の今後の課題" 日本金属学会会報. 29. 880-881 (1990)
• [Publications] K.ATARASHIYA;K.KUROKAWA;H.TAKAHASHI;H.MATSUI: "Joining of Nickel to Magnesia Using NickelーNickelous Oxide Composite" ISIJ International. 30. 1130-1134 (1990)
• [Publications] K.ATARASHIYA;K.KUROKAWA;H.TAKAHASHI: "Functionally Gradient Material of NiーSi_3N_4 System" Proc.1st International Symposium Functionally Gradient Material,Sendai. 125-128 (1990)
• [Publications] 成田 敏夫,三浦 一真,石川 達雄: "金属と接合した窒化珪素セラミックスの残留熱応力の超音波顕微鏡による測定" 日本金属学会誌. 54. 1142-1146 (1990)
• [Publications] 成田 敏夫,石川 達雄: "金属と接合した部分安定化ジルコニアの表面弾性波の音速測定" 日本金属学会誌. 55. 67-71 (1991)
• [Publications] 高島 敏行,山本 強,成田 敏夫: "窒化ケイ素のマンガン蒸気メタライジング" 日本セラミックス協会学術論文誌. 98. 1034-1038 (1990)
• [Publications] 高島 敏行,山本 強,成田 敏夫: "マンガン蒸気メタライズ層の初期成長挙動" 日本セラミックス協会学術論文誌. 99. (1991)
• [Publications] J.ECHIGOYA;N.HISAMUNE;H.SUTO: "The Bonding and Electrical Contact Resistivity of Ag to YBa_2 Cv_3 O_<7ーX>" ISIJ International. 30. 1078-1085 (1990)
• [Publications] T.ISHIKAWA;M.E.BRITO;Y.HIROTSU;A.MIYAMOTO: "Interfacial Structure and Mechanical Strength of βーSialonーNi Bonded System" ISIJ International. 30. 1071-1077 (1990)
• [Publications] M.E.BRITO;弘津 禎彦: "Si_3N_4系セラミックスーNi接合界面の電顕観察" 日本金属学会会報. 29. 910-917 (1990)
• [Publications] 須賀 唯知,船橋 章,高橋 裕: "分子動力学的手法による界面き裂の解析" 日本機械学会論文集. 57. (1991)
• [Publications] 須賀 唯知,佐護 勝紀,高橋 裕: "2次元三角形格子による分子動力学的解析" 日本機械学会論文集. 57. (1991)
• [Publications] Y.ISHIDA: "Characterization of CeramicsーMetal Jointed Interfaces by HREM" Materials Transactions,JIM. 31. 545-550 (1990)
• [Publications] Y.ISHIDA;J.WANG;T.SUGA: "Structural Features to Relax Thermal Stress at Metal/Ceramic Jointed Interface" ISIJ International. 30. 1041-1045 (1990)
• [Publications] Y.ISHIDA: "Frontiers of Interfacial and Atomic Structure Studies" Colloque de Physique. 51. C13-22 (1990)
• [Publications] 石田 洋一: "接合と界面のサイエンス" 溶接学会誌. 59. 92-99 (1990)
• [Publications] 石田 洋一: "金属・セラミックス接合界面の熱応力緩和のメカニズム" 日本金属学会会報. 27. 888-892 (1990)
• [Publications] 鄭 永守,井関 孝善: "SiCのAgーCuーX%Tiろう材合金によるぬれと接合" 日本セラミックス協会学術論文誌. 98. 573-579 (1990)
• [Publications] Y.CHUNG;T.ISEKI: "Wetting and Joining of SiC by AgーCuーX%Ti Brazing Alloys" J.Cerm.Soc. 98. 583-589 (1990)
• [Publications] T.KUZUMAKI;T.ARIGA;Y.MIYAMOTO: "Effect of Additional Elements in AgーCu Based Filler Metal on Brazing of Aluminum Nitride to Metals" ISIJ International. 30. 1135-1141 (1990)
• [Publications] T.KUZUMAKI;T.ARIGA;Y.MIYAMOTO;T.KOBAYASHI: "Brazing of Alumina to Copper Using CuーTiーCo" ISIJ International. 30. 403-408 (1990)
• [Publications] 峯岸 知弘,諸住 正太郎,桜井 健夫: "金属・セラミック接合界面における活性金属の電界誘起偏析" 日本金属学会会報. 29. 948-953 (1990)
• [Publications] 桜井 健夫,峯岸 知弘,諸住 正太郎,浜島 和雄: "活性金属ろうにより接合した二ほう化ジルコニウムの接合界面組織" 日本金属学会誌. 54. 832-838 (1990)
• [Publications] Y.NAKAO;K.NISHIMOTO;K.SAIDA: "Effect of Reaction Layer on Bonding Strength of Si_3N_4ーMetal Joints" 5th International Symposium on Advanced Technology in Welding,Materials Processing and Evaluation. 733-738 (1990)
• [Publications] Y.NAKAO;K.NISHIMOTO;K.SAIDA: "Reaction Layer Formation in Nitride Ceramics to Metal Joints Bonded with Active Filler Metals" ISIJ International. 30. 1142-1150 (1990)
• [Publications] Y.NAKAO;K.NISHIMOTO;K.SAIDA: "Improvement in Bonding strength of Si_3N_4ーMo Joint by Controlling Reaction Layer Thickness" Trans.Japan Welding Society. (1990)
• [Publications] T.OKAMOTO;X.S.Ning: "Effect of Braze Compositions on Bond Strength" “JapanーChina symposium on interfaces and bonding of dissimilar materials"The 3rd JapanーChina symposium of JCSTEA series. 83-86 (1990)
• [Publications] M.NAKA;H.TANIGUCHI;I.OKAMOTO: "HeatーResistant of Ceramics (Report I) Brazing of SiC Using NiーTi Filler Metals" Trans.Japan Welding Research Institute. 19. 25-31 (1990)
• [Publications] M.NAKA;T.TSUYOSHI;I.OKAMOTO: "TiーPrecoating Effect on Wetting and Joining of Cu to SiC" ISIJ International. 30. 1108-1113 (1990)
• [Publications] M.KOHYAMA;S.KOSE;M.KINOSHITA;R.YAMAMOTO: "Electronic Structures at Metal/Alumina Interfaces" Mat.Res.Soc.Symp.Proc.193. 155-160 (1990)