Etude des interfaces si#3n#4/ai et si#3n#4/ni obtenues par liaisons a l'etat solide

par JEAN PHILIPPE JACQUEMIN

Thèse de doctorat en Sciences appliquées

Sous la direction de DENYSE JUVE.

Soutenue en 1998

à l'ECL .

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  • Résumé

    L'optimisation de la tenue mecanique des assemblages ceramique/metal requiert une comprehension des phenomenes interfaciaux. La faisabilite d'une liaison entre ces deux types de materiaux aux proprietes dissemblables implique un choix judicieux des parametres d'elaboration. Cette etude porte sur les systemes si#3n#4/ai et si#3n#4/ni. Le nitrure de silicium a ete fritte a l'instituto de ceramica y vidrio de madrid. Pour chaque systeme, un seul parametre du processus d'elaboration (la thermocompression) a ete etudie: la pression de contact pour l'aluminium, et l'atmosphere dans le cas du nickel. Nous avons montre qu'en ajustant ces parametres, il est possible d'obtenir des assemblages dont la resistance mecanique est elevee. Pour si#3n#4/ai, la resistance maximale est obtenue pour une pression appliquee de 3 mpa. La rupture est amorcee a l'interface et se propage le long de celle-ci et/ou dans le metal. Une etude en met a mis en evidence le role crucial des films superficiels d'oxydes. Pour de faibles pressions, les films d'alumine et de silice ne sont pas affectes, ils reagissent en renforcant l'interface. Lorsque la pression atteint 3 mpa le film de silice se fissure suivi du film d'alumine pour une pression superieure a 8 mpa. Ces fissures subsistent dans le produit de reaction et fragilisent l'interface. Suivant l'atmosphere de liaison, le systeme si#3n#4/ni presente deux types de rupture fragile : cohesive dans la ceramique ou adhesive a l'interface ceramique-metal. Le contact entre le nickel et si#3n#4 est plus ou moins reactif selon la composition de l'atmosphere. Plus la pression partielle d'azote est faible, plus si#3n#4 a tendance a se decomposer et a reagir avec le nickel pour former des siliciures de nickel. Les phases secondaires de si#3n#4 peuvent participer a la liaison en reagissant avec le nickel. Dans ce cas, la decomposition du si#3n#4 est limitee et la resistance de l'assemblage plus elevee.


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  • Détails : 155 P.
  • Annexes : 76 REF.

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  • Bibliothèque : Ecole centrale de Lyon. Bibliothèque Michel Serres.
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