Bitte benutzen Sie diese Referenz, um auf diese Ressource zu verweisen: doi:10.22028/D291-22819
Titel: Festkörper- und selbstfortschreitende Reaktionen in Multilagen zur RuAl-Dünnschichtsynthese
Sonstige Titel: Solid state and self-propagating reactions in multilayers to synthesize RuAl thin films
Verfasser: Woll, Karsten
Sprache: Deutsch
Erscheinungsjahr: 2012
SWD-Schlagwörter: Intermetallische Verbindungen
Aluminide
Festkörperreaktion
Phasenumwandlung
Dünne Schicht
Mehrschichtsystem
Freie Schlagwörter: Selbstfortschreitende Reaktionen
intermetallic compounds
solid state reactions
self-propagating reactions
thin films
multilayer
DDC-Sachgruppe: 620 Ingenieurwissenschaften und Maschinenbau
Dokumentart : Dissertation
Kurzfassung: Die Kombination aus guten Hochtemperatureigenschaften, hoher Raumtemperaturduktilität, stark exothermer Synthesereaktion und Existenz bei Nicht-Stöchiometrie positioniert die intermetallische Phase RuAl im Anwendungsfeld von thermischen Schutzschichten und des Reaktivfügens. Die einphasige RuAl-Dünnschichtsynthese ist bislang noch nicht erforscht. Festkörperphasenumwandlungen und selbstfortschreitende Reaktionen in äquiatomaren Ru/Al-Multischichten werden daher erstmals grundlegend charakterisiert. Möglichkeiten der Umwandlungs- und Reaktionskontrolle durch die Doppelschichtdicke (Periode) werden aufgezeigt. Die Festkörperreaktion beginnt bei 150 °C mit einer Al-dominierten Interdiffusion an den Grenzflächen. Oberhalb von 300 °C werden periodenabhängig maximal vier Umwandlungen durchlaufen. Optimal ist die RuAl-Dünnschichtsynthese für Perioden < 22 nm. Zum ersten Mal wird diese abgeleitet, sowie die Umwandlungskinetik und der Mikrostruktureinfluss quantifiziert. Die selbstfortschreitenden Reaktionen erlauben ebenfalls die einphasige Dünnschichtsynthese. Periodenunabhängig liegt eine einstufige Umwandlung an fest(Ru)/flüssig(Al)-Grenzflächen vor. Eine maximale Reaktionsgeschwindigkeit und -temperatur von 10,9 m/s beziehungsweise 1946 °C zeigen erstmalig die höhere Energiedichte gegenüber kommerziellen Ni/Al-Schichten. Das reaktive Bonden mit Ru/Al-Multischichten verspricht dadurch einen technologischen Fortschritt bei der stetigen Miniaturisierung in der Mikrosystemtechnik.
The combination of good high temperature properties, unusual room temperature ductility, a highly exothermic synthesis reaction and non-stoichiometry positions the intermetallic phase RuAl in the application fields of thermal protection layers and reactive bonding. Since the single-phase thin-film synthesis of RuAl has yet to be explored, the solid-state phase transformations and self-propagating reactions in equiatomic Ru/Al multilayers are fundamentally characterized for the first time. The different options to control the transformations and reaction throughout the bilayer thickness (period) are shown. The solid-state transformation begins at 150 °C with an Al-dominated interdiffusion at the interfaces. Above 300 °C a maximum of four transformations are active depending on the period. The RuAl thin film synthesis is optimal for periods < 22 nm. This parameter as well as the transformation kinetics and the microstructure influence have been quantified for the first time. The self-propagating reactions also allow the single-phase thin-film synthesis where one-stage transformations at solid Ru/liquid Al interfaces occur regardless of the period. First ever maximum reaction rates and temperatures of 10.9 m/s and 1946 °C, respectively, reveal the superior energy density compared to commercial Ni/Al layers. Ru/Al multilayer reactive bonding is thus a promising technological advance in the context of an ongoing miniaturization in microsystems technology.
Link zu diesem Datensatz: urn:nbn:de:bsz:291-scidok-49089
hdl:20.500.11880/22875
http://dx.doi.org/10.22028/D291-22819
Schriftenreihe: Saarbrücker Reihe Materialwissenschaft und Werkstofftechnik
Band: 34
Erstgutachter: Mücklich, Frank
Tag der mündlichen Prüfung: 6-Jul-2012
SciDok-Publikation: 4-Sep-2012
Fakultät: Fakultät 8 - Naturwissenschaftlich-Technische Fakultät III
Fachrichtung: NT - Materialwissenschaft und Werkstofftechnik
Ehemalige Fachrichtung: bis SS 2016: Fachrichtung 8.4 - Werkstoffwissenschaften
Fakultät / Institution:NT - Naturwissenschaftlich- Technische Fakultät

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