金属・セラミック無反応相界面の非平衡組成誘起高温塑性の研究

1990 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 02452242
• 研究機関: 東京大学
• 研究代表者: 石田 洋一 東京大学, 生産技術研究所, 教授 (60013108)
• 研究分担者: 森 実 東京大学, 生産技術研究所, 助教授 (30134646) ; 須賀 唯知 東京大学, 工学部・機械学科, 助教授 (40175401) ; 市野瀬 英喜 東京大学, 生産技術研究所, 助手 (30159842)
• キーワード: 金属セラミック接合体 / 無反応相界面 / 非平衡組成 / 高温塑性 / 熱応力緩和

研究概要

反応相層を作らない金属セラミック接合界面の非平衡組成挙動の研究は本年度は次の3つの接合系に対して行なわれた。
Nb/Al_2O_3系:これまでの研究の延長として、ミスフィット転位の観察が期待される(111)_<Nb>//(0001)_<Al2O3>、[11^^ー0]_<Nb>//[112^^ー0]_<Al2O3>接合界面を透過電顕観察した。界面上に明瞭な転位像はみられなかったが非平衡組成挙動を特徴づける線状の像がAl_2O_3側にみられ、その間隔がミスフィット転位に期待される間隔に等しく、界面移動の際にミスフィット転位がレッジの移動にあまり影響を受けずに界面とともに移動していることが推論された。高温側で熱応力緩和の主機構であるレッジ移動の性格が間接的に明らかにされた。高分解能電子顕微鏡による高温ステ-ジその場観察の準備を始めた。
Ni/Si_3N_4系:実用系として期待されるこの接合系では両者の熱膨張係数差が大きく、Nb/Al_2O_3系での実験は実はこのような実用系を目指した研究である。電子顕微鏡断面観察はNi側に高密度の転位網を見出しただけでなく、Si_3N_4側にもかなりな転位を見出し、熱応力緩和が金属側のそれに限られないことを示した。非平衡組成効果がNb/Al_2O_3系と異なるのはSi_3N_4が分解してNが真空中に散逸し戻ってこないことで、このため界面上にSiの高い領域が生じ、ニッケルシリサイドの形成の可能性があることであるが、高分解能観察は界面が一般に反応相層を伴わないことを示した。
Pd/MgO系:この界面はPdーMg合金を内部酸化してMgOをPd内に析出させて作成した。(111)_<pd>//(111)_<MgO>整合界面は水素チャ-ジ、加熱ディスチャ-ジの前後でその面間隔を20%変化させた。水素の界面偏析により画間隔が広がり界面に沿った像変化を均質化していることが結論された。
以上の成果を学会、国際会議等で報告した。

研究成果

• [文献書誌] Y.Ishida: "Characterization of CeramicーMetal Joined Interfaces by HREM" Mater,Trms JIM. 31. 545-550 (1990)
• [文献書誌] Y.Ishida: "Frontiers of Interfacial and Atomic Structure Studies" Colloque de Physique. 51C1. 13-22 (1990)
• [文献書誌] Y.Ishida: "Structural Features to Relax Thermal Stressat Metal・Ceramic Joined Interface" ISIJ International. 30. 1041-1045 (1990)
• [文献書誌] Y.Ishida: "High Resolution Electron Microscopy of Internal Intertface in Layered Materials" Proceedings of XIIth International Corgress on Electron Micooscopy. 4. 320-321 (1990)
• [文献書誌] 石田 洋一: "金属セラミック接合界面の熱応力緩和のメカニズム" 日本金属学会報. 29. 888-892 (1990)
• [文献書誌] 石田 洋一: "接合と界面のサイエンス" 溶接学会誌. 59. 92-99 (1990)
• [文献書誌] 石田 洋一: "結晶界面ー基礎から設計までー3.5年" 日本鉄鋼協会, 225 (1990)
• [文献書誌] 石田 洋一: "金属便覧改訂5版、「結晶粒界・異相境界」" 日本金属学会, 1248 (1990)