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Titel: The Formation of Interface Phases in the Diffusion Couple Ti-SiC
 

Autor(en):
 
M. Witthaut, R. Weiß, E. Zimmermann, A. von Richthofen und D. Neuschütz
 
Journal: Zeitung für Metallkunde
Jahr: 1998
Band: 89
Seite(n): 623-628


Zusammenfassung:
The interface reactions in the diffusion couple Ti-SiC have been investigated at 1673 K. The diffusion couples were prepared by depositing 1 µm of Ti with MSIP on SiC substrates of 2 mm thickness and annealing for up to 108 h under inert atmosphere. Thin film XRD, EPMA dimple edge linescan profiling, TEM, as well as SEM and BSE micrographs served to analyse the phases formed by diffusion processes in the reaction zone. The intermediate ternary phase Ti3SiC2 (T1), already formed after 10 min of annealing, remained the major phase of the reaction zone even after 108 h annealing at 1673 K. After 1.5 h the small portion of TiSi2, formed after 10 min of annealing, was decomposed again, and a phase (Ti, Si)C1-x, which crystallized in the TiC1-x structure, was detectible in small amounts with a Ti/Si atomic ratio of up to 74/26. This phase only occurred in close proximity to the SiC substrate. The amount of (Ti, Si)C1-x did not markedly increase up to 108 h of annealing. It could be shown that the formation of Si-free TiC1-x. observed in some cases at the surface of the couple did not happen in the pure diffusion couple Ti-SiC, but was always related to carbon intake from the gas phase.<br> emphBildung von Interface-Phasen im Diffusionspaar Ti-SiC<br> Es wird über Interface-Reaktionen im Diffusionspaar Ti-SiC bei 1673 K berichtet. Die Diffusionspaare wurden durch Abscheidung von 1 µm Ti auf 2 mm dicken SiC-Substraten mittels MSIP hergestellt und anschließend bis zu 108 h unter inerter Atmosphäre geglüht. Zur Analyse der durch Diffusionsprozesse in der Reaktionszone gebildeten Phasen dienten Dünnschicht-XRD, EPMA dimple edge linescan profiling, TEM sowie SEM- und BSE-Bilder. Die bereits nach einer Glühzeit von 10 min gebildete stöchiometrische ternäre Phase Ti3SiC2 (T1) blieb auch nach 108 h bei 1673 K die Majoritätsphase der Reaktionszone. Die ebenfalls nach 10 min gebildete geringe Menge TiSi2 hatte sich nach 1.5 h zersetzt, und eine Phase (Ti, Si)C1-x,die in der Struktur des TiC1-x kristallisiert, konnte mit einem Ti/Si-Atomverhältnis von bis zu 74/26 nachgewiesen werden. Diese Phase trat ausschließlich in direktem Kontakt zum SiC-Substrat auf. Der Anteil des (Ti, Si)C1-x nahm bis zu 108 h nicht nachweisbar zu. Es konnte gezeigt werden, daß die Bildung von Si-freiem TiC1-x an der Oberfläche des Diffusionspaares ausschließlich durch äußeren Kohlenstoffeintrag über die Gasphase stattfinden kann.

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Titel: The Formation of Interface Phases in the Diffusion Couple Ti-SiC
 

Autor(en):
 
M. Witthaut, R. Weiß, E. Zimmermann, A. von Richthofen und D. Neuschütz
 
Journal: Zeitung für Metallkunde
Jahr: 1998
Band: 89
Seite(n): 623-628


Zusammenfassung:
The interface reactions in the diffusion couple Ti-SiC have been investigated at 1673 K. The diffusion couples were prepared by depositing 1 µm of Ti with MSIP on SiC substrates of 2 mm thickness and annealing for up to 108 h under inert atmosphere. Thin film XRD, EPMA dimple edge linescan profiling, TEM, as well as SEM and BSE micrographs served to analyse the phases formed by diffusion processes in the reaction zone. The intermediate ternary phase Ti3SiC2 (T1), already formed after 10 min of annealing, remained the major phase of the reaction zone even after 108 h annealing at 1673 K. After 1.5 h the small portion of TiSi2, formed after 10 min of annealing, was decomposed again, and a phase (Ti, Si)C1-x, which crystallized in the TiC1-x structure, was detectible in small amounts with a Ti/Si atomic ratio of up to 74/26. This phase only occurred in close proximity to the SiC substrate. The amount of (Ti, Si)C1-x did not markedly increase up to 108 h of annealing. It could be shown that the formation of Si-free TiC1-x. observed in some cases at the surface of the couple did not happen in the pure diffusion couple Ti-SiC, but was always related to carbon intake from the gas phase.<br> emphBildung von Interface-Phasen im Diffusionspaar Ti-SiC<br> Es wird über Interface-Reaktionen im Diffusionspaar Ti-SiC bei 1673 K berichtet. Die Diffusionspaare wurden durch Abscheidung von 1 µm Ti auf 2 mm dicken SiC-Substraten mittels MSIP hergestellt und anschließend bis zu 108 h unter inerter Atmosphäre geglüht. Zur Analyse der durch Diffusionsprozesse in der Reaktionszone gebildeten Phasen dienten Dünnschicht-XRD, EPMA dimple edge linescan profiling, TEM sowie SEM- und BSE-Bilder. Die bereits nach einer Glühzeit von 10 min gebildete stöchiometrische ternäre Phase Ti3SiC2 (T1) blieb auch nach 108 h bei 1673 K die Majoritätsphase der Reaktionszone. Die ebenfalls nach 10 min gebildete geringe Menge TiSi2 hatte sich nach 1.5 h zersetzt, und eine Phase (Ti, Si)C1-x,die in der Struktur des TiC1-x kristallisiert, konnte mit einem Ti/Si-Atomverhältnis von bis zu 74/26 nachgewiesen werden. Diese Phase trat ausschließlich in direktem Kontakt zum SiC-Substrat auf. Der Anteil des (Ti, Si)C1-x nahm bis zu 108 h nicht nachweisbar zu. Es konnte gezeigt werden, daß die Bildung von Si-freiem TiC1-x an der Oberfläche des Diffusionspaares ausschließlich durch äußeren Kohlenstoffeintrag über die Gasphase stattfinden kann.

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