無加工界面形状制御アルミナの作製とこれを用いた金属との接合における熱応力緩和効果

1998 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 10555258
• Research Institution: Hiroshima University
• Principal Investigator: 篠崎 賢二 広島大学, 工学部, 助教授 (70154218)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 深谷 保博 近畿大学, 工学部, 教授 (40268454) ; 鈴木 裕之 広島大学, 工学部, 助手 (90284158) ; 黒木 英憲 広島大学, 工学部, 教授 (80037853)
• Keywords: 高速遠心成形法 / アルミナ / ろう付 / 4点曲げ試験 / 接合強度 / 反応層

Research Abstract

本年度の研究では、高速遠心成形法によって作製したアルミナ(以下、ACと呼ぶ)を用い、金属としてSUS304,KOVAR,HT80と選択し,ろう材にAg-27.5mass%Cu-2.0mass%Tiろうを用いて、接合温度1113K、接合時間0.6sの条件で接合を行い、各接合継手の接合組織,反応層の形成現象の検討を行った。さらに、各アルミナとKOVAR,HT80との接合継手について、4点曲げ試験を行い、破断面から接合継手強度に影響を与える要因を検討した。
得られた結果を要約すると以下のようになる。
(1) 各アルミナと各金属との接合を行った結果、KOVAR,HT80との接合継手には割れが発生しないこと、SUS304との接合継手には割れが発生することがわかった。
(2) 各接合継手の接合部組織を同定した結果、接合部組織は3種類の相に分類され、これらは金属界面に接合金属の元素とTiが偏析した相、銀と銅の共晶相、アルミナ界面に沿ったTi偏析相(Cu_3Ti,AlTiあるいはAl_3Ti)であることがわかった。また、このような接合部組織は、アルミナによる相違が見られず、金属によっても大きな相違がないことがわかった。
(3) 4点曲げ試験を行った結果、KOVARとACとの継手は平均271.3MPa、市販アルミナとの継手は平均218.4MPaであった。
(4) 高強度の接合継手が得られるKOVARとの継手について、破断面の解析を行った結果、ACとの継手ばTi偏析相で破断し、市販アルミナとの継手はTi偏析相に近いアルミナ内部で破断していることがわかった。市販アルミナを用いた接合継手は市販アルミナ以上の曲げ強さを得られないこと、市販アルミナより曲げ強さが大きいACとの継手強度を上げるには、Ti偏析相の強度を上げることが重要であることがわかった。