High temperature reactions of Ti with SiC

Abstract

Bonding of SiC to SiC was conducted using Ti foil at bonding temperatures from 1373 K to 1773 K in vacuum. The total diffusion path between SiC and Ti was investigated in detail at 1673 K using Ti foil with a thickness of 50 micrometer. At a bonding time of 0.3 ks, TiC at the Ti side and a mixture of Ti5Si3C(x) and TiC at the SiC side were formed, yielding the structure sequence of beta-Ti/TiC/Ti5Si3C(x) + TiC/SiC. Furthermore, at the bonding time of 0.9 ks, a Ti5Si3C(x) layer phase appeared between SiC and the mixture of Ti5Si3C(x) and TiC. Upon the formation of Ti3SiC2 (T phase) after the bonding time of 3.6 ks, the complete diffusion path was observed as follows: beta-Ti/TiC/Ti5Si3C(x) + TiC/Ti5Si3C(x)/Ti3SiC2/SiC. The activation energies for growth of TiC, Ti5Si3C(x) and Ti3SiC2 were 194, 242 and 358 kJ/mol, respectively.

真空中、1373Kから1773Kの接合温度で、Ti箔を用いてSiC同士の接合を行った。厚み50マイクロメートルのTi箔を用いて、1673Kでの、SiCとTiとの間の全拡散経路を詳細に検討した。接合時間0.3ksで、Ti側にはTiCが、SiC側にはTi5Si3CxとTiCの混合物が形成され、β-Ti/TiC/Ti5Si3Cx+TiC/SiCの多層構造が形成された。さらに、0.9ksの接合時間では、SiCとTi5Si3Cx･TiC混合物の間に、Ti5Si3Cxと層が現れた。3.6ksの保持時間ではTi3SiC2(T相)が形成され、これによってβ-Ti/TiC/Ti5Si3Cx+TiC/Ti5Si3Cx/Ti3SiC2の拡散経路が完成した。TiC,Ti5Si3Cx,Ti2Si2の活性化エネルギーは、それぞれ194,242,358kJ/molであった。