Ni与SiC陶瓷反应生成周期性层状组织的机理

作者：石浩江; 张瑞谦; 李鸣; 颜家振; 刘自豪; 白冬

来源：材料热处理学报, 2023, 44(07): 189-196.

DOI：10.13289/j.issn.1009-6264.2022-0618

• Ni
• SiC
• 反应机理
• 层状反应产物

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Ni2Si化合物/Ni2Si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Ni2Si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Ni2Si化合物形核所需要的临界浓度，则Ni2Si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Ni2Si再次形核，造成了Ni2Si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Ni2Si+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。

• 单位
  中国核动力研究设计院; 四川大学