Orientador: Itamar Ferreira

Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Mecanica

Resumo: Barras de Si3N4 foram brasadas com liga de Ag-Cu-Ti em vácuo à temperatura de 855°C. por 10 min. Variou-se a espessura da camada de liga de brasagem entre 50 e 100um. Foram feitos, análise semi-quantitativa da região de junção para levantamento da distribuição dos elementos após brasagem,...

Resumo: Barras de Si3N4 foram brasadas com liga de Ag-Cu-Ti em vácuo à temperatura de 855°C. por 10 min. Variou-se a espessura da camada de liga de brasagem entre 50 e 100um. Foram feitos, análise semi-quantitativa da região de junção para levantamento da distribuição dos elementos após brasagem, imagens de raio-X para mapeamento dos elementos, ensaio de flexão em 4 pontos e fractografia. Notou-se urna descontinuidade entre as camadas interfaciais metálicas na espessura de 100um. Observou-se que o cobre e a prata não reagem com a cerâmica, mas o metal ativo, neste caso o titânio, difunde-se quase por completo na região da interface metal/cerâmica, com brusca queda de concentração para distâncias maiores de 10um. da cerâmica, comprovando a eficiência do titânio na molhabilidade do substrato cerâmico. A existência de titânio em pontos distantes da interface, mesmo que em pequenas concentrações, leva a crer que o tempo de brasagem não foi suficiente para a difusão completa do elemento para a região da interface. Os ensaios de flexão foram realizados à temperatura ambiente e sem preparação dos corpos de prova pós-brasagem. Os níveis de resistência à flexão do material brasado foram da ordem de 50% da resistência da cerâmica monolítica. Partículas alongadas de nitreto de silício foram encontradas na região metálica da junção metal/cerâmica, estas partículas podem ser atribuídas a
destacamentos na interface cerâmica no processo de brasagem, ou ainda, ao processo de polimento pós-brasagem. Imagens de raio-X mostram que a concentração de Ti nestas partículas é pronunciada

Abstract: Hot-pressed Si3N4 was joined using an active metal brazing filler metal at 1128 K (855°C) for 1O min. in vacuum for 2 different widths of metallic layer, 50 and 100um. A semi-quantitative analysis of joint region, X-ray images for mapping of elements, four-bend test and fractography have...

Abstract: Hot-pressed Si3N4 was joined using an active metal brazing filler metal at 1128 K (855°C) for 1O min. in vacuum for 2 different widths of metallic layer, 50 and 100um. A semi-quantitative analysis of joint region, X-ray images for mapping of elements, four-bend test and fractography have been done. The strength of the monolithic ceramic tested in the same apparatus of four-bend test has demonstrated values up to 200MPa at room temperature. The joint region was examined on a SEM on EDX mode. A discontinuity observed throughout the metallic layers suggests that pressure required to contact parts to be joined becomes very
important when the process is based in a multi-layer metallic brazing filler. The 4 point bending tests were done without surface preparation. The copper and silver alloys do not react with the ceramic, but the active metal, titanium in this particular case, diffuse almost completely in the metal/ceramic interface region, varying greatly the concentration beyond 10um. of the ceramic interface within the metallic filler, evidencing the wettability of this element on the ceramic substrate. The existence of titanium in distant sites of the metal/ceramic interface, even in small concentrations, make believe brazing time was not enough to complete diffusion of the element to the interface's region. The results indicate a final joint strength values up to 50% of the monolithic one. Elongated
particles of silicon nitride were found in the metallic region of the metal/ceramic joint. These particles could be attributed to detachment of Si3N4 from the ceramic interface in the brazing processo X-ray images show concentrations of Ti in these particles