材料・素材技術グループ

小濱　和之

　炭化ケイ素（SiC）を接合するための材料として、アルミニウム（Al）を添加したシリコン-マグネシウム（Si-Mg）複合フィラーを提案している。このフィラーは、融液中のMgの蒸発によりSiが等温で固化する現象を利用しており、SiCを比較的低温で接合しつつ、接合体の高温での強度をできるだけ維持することを目的としている。本報では、AlおよびMgの組成を変化させた種々のフィラーを用いて1100℃でSiCを接合し、得られた接合界面の微細組織および機械的特性を系統的に評価した。その結果、フィラーへのAl添加により接合時のMg蒸発が促進され、Siを主成分とする接合層の脆性が低下し、接合強度が向上した。一方で、接合層中に金属Alが残存すると、高温での接合強度が低下することもわかった。また、フィラー中のAlとMgの組成を同時に増大させた場合、接合層中にMgAl2O4が形成され、それに伴い接合層中の金属Al粒子の微細化が生じた。この効果により接合部の特性が改善され、大気中・1200℃での曲げ強度が60 MPaを超えた。本成果は、高温環境下において信頼性の高いSiC構造体を実現するための有効な接合技術を示すものである。

Compositional effects of Si-Mg-Al composite fillers on the interfacial microstructure and high-temperature strength of SiC/SiC brazed joints

2025年度発行