| 研究概要 |
平成10年から平成11年度において,セラミックス・金属接合体における接合界面部の動的環境評価を行った結果,以下の成果を得た.
1.動的環境評価
接合界面部の動的評価は,三点曲げ、四点曲げによる定過重およびサイクル過重負荷が可能である.試験環境は,荷重負荷,加熱,真空,各種ガス雰囲気を可能とした.接合体の強度は,試験環境を維持したままで測定可能とした.
2.定荷重負荷・加熱負荷試験(Si3N4/kovar活性金属法接合体)
(1)接合体に対する204MPa,86.4ksの定荷重で323〜573Kの加熱負荷では,破断強度は450MPから試験温度の上昇に伴いほぼ直線的に強度低下した。
(2)接合体の破断形態は,コパール合金側にSi3N4が固着し,このSi3N4の固着面積は423Kを境に減少し,それにともない破談強度も低下した.
(3)接合体の破断位置は,反応層のTi化合物(TiN, Ti5Si3)とSi3N4の界面であった.
(4)接合強度の低下は,試験温度の上昇に伴い,Si3N4と反応層の界面に働く,熱膨張率の差異による剪断応力の増加と考えられる.
3.サイクル荷重・加熱負荷試験(Si3N4/kovar活性金属法接合体)
(1)接合体に対する204MPaのサイクル荷重負荷で398Kの加熱負荷では,破断強度はサイクル数の増加による特徴的な傾向を示さなかった.また,204MPaのサイクル荷重負荷で448Kの加熱では,サイクル数による顕著な強度低下を示さなかった.これは,加熱によるロウ材層の軟化のため接合体の残留応力が解放と荷重負荷がろう接材部の塑性変形で完はされたためと考えられる.
これらの結果から,セラミックス・金属接合体の実用的使用環境の把握が可能となった.しかし,さらに高荷重,高音負荷による試験が必要であると判断される.
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