Ni与SiC陶瓷反应生成周期性层状组织的机理

采用纯Ni箔为中间层钎焊材料,以三明治结构分别在1100、1180和1300℃下保温10 min实现了SiC陶瓷的连接,研究了Ni与SiC陶瓷反应界面处的微观成分和组织结构变化规律。基于元素扩散模型分析研究了Ni与SiC陶瓷反应生成Ni_(2)Si化合物/Ni_(2)Si化合物+石墨的周期性层状组织的演变机制。结果表明:周期性层状组织的生成与元素相互扩散速率相关。以反应生成Ni_(2)Si为例,由于Ni向SiC侧扩散的速率比反应界面处释放的Si向Ni箔侧扩散速率快,导致Si元素在界面处的浓度减小。当Si元素浓度小于Ni_(2)Si化合物形核所需要的临界浓度,则Ni_(2)Si在该处停止形核。而在距离该形核位置一定距离的SiC侧,Si元素浓度再次满足形核所需要的临界浓度,则Ni_(2)Si再次形核,造成了Ni_(2)Si形核位置随着反应过程的推进而不断改变的现象。在整个过程中,Ni与SiC反应生成Ni_(2)Si+石墨的反应将持续进行。本文的研究理论适用于解释Pt、Cu、Mo、Fe等金属元素与SiC反应生成周期性层状组织的过程。