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Interdiffusion Paths in the Diffusion Couple Ti–SiC

  • Edwin Zimmermann , Reinhard Weiß , Mirjam Witthaut und Dieter Neuschütz
Veröffentlicht/Copyright: 3. Januar 2022
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International Journal of Materials Research
Aus der Zeitschrift International Journal of Materials Research Band 89 Heft 10

Abstract

Thermochemical calculations and considerations have been applied to describe the interdiffusion and formation of interface phases in the diffusion couple Ti–SiC for the case of a thin Ti layer on a SiC substrate. With the aid of activity diagrams and relevant thermochemical calculations possible diffusion paths are discussed and their progress simulated. It is shown that the emergence and disappearance of TiC1-x during interdiffusion can be interpreted thermochemically. TiC1-x and Ti5Si3Cx appear as initial phases to be joined later by Ti3SiC2. Then TiCn1-x and Ti5Si3Cx disappear and TiSi2 emerges. The final decomposition of TiSi2 and Ti3SiC2 can either take place with excess carbon available from the substrate or the gas phase or by simultaneously abstracting silicon from the system. In both cases TiSi2 decomposes first, followed by Ti3SiC2. Besides SiC, only (Ti, Si)C1-x is then left as a stable compound.

Abstract

Zur Beschreibung der Interdiffusion und Interface-Phasen-bildung im Diffusionspaar Ti-Schicht/SiC-Substrat wurden thermochemische Rechnungen und Betrachtungen durchgeführt. Anhand von Aktivitätsdiagrammen werden mögliche Diffusionswege diskutiert und durch geeignete thermochemische Rechnungen ein Reaktionsablauf simuliert. Es wird gezeigt, daß das Auftauchen und Verschwinden von TiC1-x bei der Interdiffusion thermochemisch nachvollzogen werden kann. Als erste Phasen treten TiC1-x und Ti5Si3Cx auf, später kommt Ti3SiC2 hinzu, TiC1-x und Ti5Si3Cx verschwinden und TiSi2 taucht auf. Die Zersetzung von TiSi2 und Ti3SiC2 erfolgt entweder durch Zufuhr von Kohlenstoff, der als Verunreinigung in der Gasphase oder im Substrat vorhanden sein kann, oder durch Entzug von Silizium. In beiden Fällen zerfällt zuerst TiSi2 und anschließend Ti3SiC2. Die Schicht auf dem SiC-Substrat besteht dann aus der stabilen Phase (Ti, Si)C1-x.

E. Zimmermann, M. Witthaut, D. Neuschütz Lehrstuhl für Theoretische Hüttenkunde Rheinisch-Westfälische Technische Hochschule Aachen D-52056 Aachen Germany
R. Weiß now with: Mannesmann Service GmbH Mannesmann Forschungsinstitut Ehingerstr. 200 D-47259 Duisburg Germany

  1. Financial support by Deutsche Forschungsgemeinschaft (SPP „Höchsttemperaturbeständige Leichtbauwerkstoffe, insbesondere keramische Verbundwerkstoffe“) is gratefully acknowledged.

Literature

1 Naka, M.; Feng, J. C.; Schuster, J. C.: Mater. Trans. JIM 37 (1996) 394.10.2320/matertrans1989.37.394Suche in Google Scholar

2 Gotman, I.; Gutmanas, E. Y.; Mogilevsky, P.: J. Mater. Res. 8 (1993) 2725.10.1557/JMR.1993.2725Suche in Google Scholar

3 Gottselig, B.; Gyarmati, E.; Naoumidis, A.; Nickel, H.: J. Europ. Ceram. Soc. 6 (1990) 153.10.1016/0955-2219(90)90012-5Suche in Google Scholar

4 Backhaus-Ricoult, M.: Ber. Bunsenges. Phys. Chem. 93 (1989) 1277.10.1002/bbpc.19890931127Suche in Google Scholar

5 Wakelkamp, W. J. J.; van Loo, F. J. J.; Metselaar, R.: J. Europ. Ceram. Soc. 8 (1991) 135.10.1016/0955-2219(91)90067-ASuche in Google Scholar

6 Weiß, R.: “Interface-Reaktionen im System Ti-SiC”, Dissertation, RWTH-Aachen (1994), Verlag Shaker Aachen, ISBN: 3- 8265-0521-2.Suche in Google Scholar

7 Seifert, H. J.: “Thermodynamik und Phasengleichgewichte im System Ti–Si–C–N”, Dissertation, Universität Stuttgart (1993).Suche in Google Scholar

8 Albertsen, K.; Schaller, H. J.: Z. Metallkd. 86 (1995) 319.Suche in Google Scholar

9 Seifert, H. J.; Lukas, H. L.; Petzow, G.: Z. Metallkd. 87 (1996) 2.Suche in Google Scholar

10 Eriksson, G.; Hack, K.: Metall. Trans. B 21B (1990) 1013.10.1007/BF02670272Suche in Google Scholar

11 Aivazov, M. I.; Stenashkina, T A.: Inorg. Mater. 11 (1975) 1644.Suche in Google Scholar

12 Jiang, D. L.; Wang, J. H.; Li, Y. L.; Ma, L. T.: Mater. Sci. Engn. A109 (1989) 401.10.1016/0921-5093(89)90621-7Suche in Google Scholar

13 Witthaut, M.; Weiß, R.; Zimmermann, E.; v. Richthofen, A.; Neuschütz, D.: Z. Metallkd. 89 (1998) 623–628.Suche in Google Scholar

14 van Loo, F. J. J.: Prog Solid State Chem. 20 (1990) 47.10.1016/0079-6786(90)90007-3Suche in Google Scholar

15 Chamerlain, M. B.: Thin Solid Films 72 (1980) 305.10.1016/0040-6090(80)90012-7Suche in Google Scholar

16 Ratliff, J. L.; Powelli, G. W.: Technical Report Air Force, AFML- TR-70-42, Materials Laboratory Wright-Patterson Air Force (1879).Suche in Google Scholar

17 Snide, J. A.; Ashdown, F. A.; Ayers, J. R.: Fibre Sci. Techn. 5 (1972) 61.10.1016/0015-0568(72)90012-7Suche in Google Scholar

18 Martineau, P.; Pailler, R.; Lahaye, M.; Nasloin, R.: J. Mater. Sci. 19 (1984) 2749.10.1007/BF00550832Suche in Google Scholar
Received: 1998-03-04
Published Online: 2022-01-03

© 1998 Carl Hanser Verlag, München

Artikel in diesem Heft

  1. Frontmatter
  2. Editorial
  3. Zur Werkstoffwoche ’98
  4. Aufsätze
  5. Cyclic Deformation, Holdtime Creep and Thermomechanical Fatigue of an ODS Superalloy
  6. Lattice Parameters of γ and γ' Phases in Superalloy SC16 in Unconstrained Condition
  7. Ostwald Ripening of the Matrix Phase Surrounding Dispersoids
  8. Properties of Vacancies in Copper Determined by Electrical Resistivity Techniques
  9. Reactions of Hydrogen and Oxygen with Copper Melts Measured with a Modified CHAPEL Technique
  10. Thermodynamic Calculation of Diffusion Paths Applied to the Oxidation of γ-TiAl
  11. Isothermal Sections of Phase Equilibria in the Al–AlCo–AlNi System
  12. Experimental Study and Thermodynamic Assessment of Phase Equilibria in the Mn-Sc System
  13. Thermodynamics of Liquid Al–Cu–Zr Alloys
  14. Interdiffusion Paths in the Diffusion Couple Ti–SiC
  15. Modellierung der einachsigen Zug- und Druck-Verformung kugelgestrahlter Zylinderproben aus vergütetem 42 CrMo 4 und der dabei auftretenden Makroeigenspannungsänderungen
  16. Mitteilungen der Deutschen Gesellschaft für Materialkunde e.V.
  17. Personen
  18. Hochschulnachricht
  19. Buchbesprechung
  20. Trends
  21. Veranstaltungen
https://doi.org/10.3139/ijmr-1998-0135

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  1. Frontmatter
  2. Editorial
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  5. Cyclic Deformation, Holdtime Creep and Thermomechanical Fatigue of an ODS Superalloy
  6. Lattice Parameters of γ and γ' Phases in Superalloy SC16 in Unconstrained Condition
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  12. Experimental Study and Thermodynamic Assessment of Phase Equilibria in the Mn-Sc System
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