Haftung und Grenzflächenreaktionen im Verbundsystem α‐Al 2 O 3 /Ni

An Verbundwerkstoffmodellen aus zylindrischen Saphirstäben mit aufgesintertem Nickelring wird der Einfluß geringer Mengen von Titan oder Zirkon als Legierungsbestandteil im Nickel auf die Haftung und Verträglichkeit zwischen den Partnern unter‐sucht. Mit unlegiertem Nickel werden zeitlich und thermisch stabile Scherfestigkeitswerte zwischen 50 und 70 N/mm 2 erzielt. Enthält das Nickel 0,05 At‐% Titan oder Zirkon, steigt bei günstigen Sinterbedingungen (z. B. 1300°C, 1 h) die Scherfestigkeit auf 250–280 N/mm 2 an. Dieser Anstieg ist auf eine, Verbesserung der Haftung zwischen den Partnern zurückzuführen, die sich mit der Ausbildung chemischer Haftkräfte als Folge von Reaktionen zwischen der Saphiroberfläche und den im Nickel enthaltenen aktiven Legierungselementen Titan oder Zirkon erklären lassen. Bei längeren Haltezeiten, höheren Sintertemperaturen und/oder höheren Aktivmetallkonzentrationen führen diese Reaktionen zur Aufrauhung des Saphir und zur Ausscheidung von Oxidphasen der im Nickel enthaltenen aktiven Elemente in der Grenzfläche oder in einer grenzflächennahen Zone des Nickels. Diese reaktionsbedingten Grenzflächenveränderungen bewirken eine Änderung des Scherverhaltens, die sich in einer Verringerung der Scherfestigkeit äußern kann. Die an solchen Proben gemessenen Scherfestigkeitswerte lassen keine Rückschlüsse auf die tatsächliche Haftung zwischen den Partnern mehr zu.