Étude structurale et chimique par microscopie électronique en transmission d'interfaces SiC/siliciures de Co, Fe ou Ni

par Magali Lamy

Thèse de doctorat en Sciences et Génie des matériaux

Sous la direction de Nicolas Eustathopoulos.

Soutenue en 2000

à Grenoble INPG .

mots clés

• Physique
• Etat condense
• Structure. Proprietes mecaniques et thermiques
• Etude experimentale
• Brasage
• Interface solide solide
• Silicium carbure
• Fer siliciure
• Nickel siliciure
• Cobalt siliciure
• Eutectique
• Tem
• Haute resolution
• Spectrometrie perte energie electron
• Rugosite
• Relation orientation
• Orientation cristalline
• Adherence
• Fissuration
• Deformation plastique
• Transition ductile fragile
• Sic
• C si
• Cosi
• Cosi2
• Co si
• Fesi
• Fe si
• Nisi
• Ni si

Résumé

Nous presentons l'etude structurale et chimique des interfaces formees lors du brasage du carbure de silicium par plusieurs siliciures metalliques. Nous avons dans un premier temps etudie le siliciure de cobalt biphase : l'eutectique cosi-cosi 2. Nous nous sommes ensuite interesses aux siliciures monophases cosi, fesi et nisi. L'outil essentiel utilise pour realiser cette etude multi-echelles est la microscopie electronique en transmission en mode conventionnel, haute resolution, spectroscopie et imagerie de perte d'energie des electrons. L'etude quantitative des interfaces a montre leurs similitudes a l'echelle nanometrique : elles sont abruptes et il n'existe pas de relation d'orientation simple et systematique entre le sic et le siliciure. Nous pouvons donc dire qu'a cette echelle, le caractere de l'adhesion depend des liaisons se formant a l'interface qui sont principalement des liaisons covalentes fortes. Les differences de comportement entre les materiaux ont ete observees a l'echelle mesoscopique et concernent principalement les repartitions de fissures et de dislocations a l'interieur des siliciures. Nous avons montre que la difference majeure entre tous les materiaux vient du comportement ductile-fragile de la brasure qui est gouverne par deux facteurs essentiels : son orientation par rapport a la direction de la sollicitation thermique et donc par rapport a sic et sa vitesse de refroidissement. Pour eviter la fissuration, le siliciure a tout interet de subir un important episode plastique durant son refroidissement. Les precipites de cosi dans cosi 2 sont alors positifs pour la plasticite car ils constituent des sources de dislocations. Cependant, dans le cas des materiaux etudies, nous avons montre que, meme avec un important episode plastique, la fissuration a toujours lieu pour une certaine epaisseur de brasure. Ceci est d'autant plus nuisible que les fissures se propagent dans sic.

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