Прогнозирование составляющих энергии адгезии в системах металл/керамика на основе акустических параметров

К. Камли$^{1}$, З. Хадеф$^{1}$, А. Гасем$^{1}$, Н. Хуаиджи$^{2}$

$^{1}$University of 20 August 1955, 26 Road El Hadaiek, 21000 Skikda, Algeria
$^{2}$Badji Mokhtar University, B.P. 12, Sidi Amar, CP 23000 Annaba, Algeria

Получена: 04.07.2019; окончательный вариант - 27.01.2020. Скачать: PDF

Данная работа посвящена определению составляющих энергии адгезии в системах металл/керамика с использованием акустических параметров этих комбинаций и разных подходов. Для всех систем получаются полуэмпирические зависимости. Показано, что во всех случаях энергия адгезии $W_{\textrm{ad}}$ линейно увеличивается со скоростью Рэлея $V_{RC}$ керамической подложки и принимает вид $W_{\textrm{ad}}$ = 0,07$V_{RC}$ + $C$. Первый член этого уравнения представляет вклад Ван-дер-Ваальса в $W_{\textrm{ad}}$, он зависит только от $V_{RC}$. Второй член представляет вклад в $W_{\textrm{ad}}$ равновесных химических связей ($W_{\textrm{chem-equil}}$) и сильно зависит от комбинации составляющих системы, а также от энергетической щели керамической подложки. Кроме того, энергия $W_{\textrm{chem-equil}}$ больше для керамических материалов с малой шириной запрещённой зоны из-за значительной плотности свободных носителей заряда внутри керамического кристалла и, следовательно, облегчённого переноса электронов через границу раздела металл/керамика. В этом случае $W_{\textrm{chem-equil}}$ существенно зависит от скорости Рэлея $V_{RM}$ нанесённого металла. Для керамических материалов с большими запрещёнными зонами внутри керамического кристалла практически нет свободных носителей заряда. В этом случае отсутствует перенос электронов и, как результат, вклад $W_{\textrm{chem-equil}}$ будет незначительным. Важность полученной зависимости заключается в её универсальности и применимости ко всем исследованным системам.

Ключевые слова: адгезия, граница раздела металл/керамика, запрещённая зона, акустические параметры.

URL: http://mfint.imp.kiev.ua/ru/abstract/v42/i05/0717.html

PACS: 43.20.+g, 68.08.-p, 68.35.Md, 68.35.Np, 68.60.Bs, 71.20.Nr


ЦИТИРОВАННАЯ ЛИТЕРАТУРА
  1. F. E. Kennedy, Encyclopedia of Physics (Eds. Lerner and Trigg) (Weinheim: Wiley-VCH: 2005).
  2. J. G. Li, Mater. Lett., 22, Nos. 3–4: 169 (1995). Crossref
  3. Yu. V. Naidich, The Progr. Surf. Membr. Sci., 14: 353 (1981). Crossref
  4. I. A. Viktorov, Rayleigh and Lamb Waves (New York: Plenum Press: 1967). Crossref
  5. J. Kushibiki and N. Chubachi, IEEE Trans. Sonics and Ultrasonics, SU32: 189 (1985). Crossref
  6. R. G. Maev, Acoustic Microscopy: Fundamentals and Applications (Berlin: Wiley-VCH: 2008). Crossref
  7. M. Doghmane, F. Hadjoub, A. Doghmane, and Z. Hadjoub, Mater. Letters, 61, No. 3: 813 (2007). Crossref
  8. C. G. R. Sheppard and T. Wilson, Appl. Phys. Let., 38, No. 11: 884 (1981). Crossref
  9. Z. Hadef, A. Doghmane, and K. Kamli, Metallofiz. Noveishie Tekhnol., 40, No. 7: 955 (2018). Crossref
  10. P. V. Zinin, Handbook of Elastic Properties of Solids, Liquids and Gases (Eds. M. Levy, H. Bass, and R. Stern) (New York: Academic Press: 2001).
  11. A. Briggs, Advances in Acoustic Microscopy (New York: Plenum Press: 1995), vol. 1. Crossref
  12. W. H. Strehlow and E. L. Cook, J. Phys. Chem. Ref. Data 2, 2, No. 1: 163 (1973). Crossref
  13. G. A. D. Briggs and O. V. Kolosov, Acoustic Microscopy (Oxford: Oxford Univ. Press: 2010). Crossref
  14. N. Eustathopoulos, N. Sobczak, A. Passerone, and K. Nogi, Mater. Sci., 40: 2271 (2005). Crossref
  15. Yu. V. Naidich, V. S. Zhuravlev, and N. I. Frumina, Mater. Sci., 25: 1895 (1990). Crossref
  16. J.-G. Li, Scripta Metallurgica et Materialia, 30, Iss. 3: 337 (1994). Crossref
  17. N. Y. Taranets and Yu. V. Naidich, Powder Metall. Met. Ceramics, 35, Nos. 5–6: 74 (1996). Crossref
  18. G. W. Liu, M. L. Muolo, F. Valenza, and A. Passerone, Ceram. Inter., 36, No. 4: 1177 (2010). Crossref
  19. M. Kida, M. Bahraini, J. M. Molina, L. Weber, and A. Mortensen, Mater. Sci. Eng. A, 495, Nos. 1–2: 197 (2008). Crossref
  20. Y. Naidich, Current Opinion in Solid State and Materials Science, 9, Iss. 4–5: 161 (2005). Crossref
  21. J.-G. Li, J. Amer. Ceram. Soc., 75, No. 11: 3118 (1992). Crossref
  22. J. G. Li and H. Hausner, Mater. Let, 11, Nos. 10–12: 355 (1991). Crossref
  23. J. G. Li, Comp. Interf., 1, No. 1: 37 (1993). Crossref
  24. J. G. Li and H. Hausner, Mater. Letters, 14 329 (1992). Crossref
  25. D. Chatain, I. Rivollet, and N. Eustathopoulos, J. Chim. Phys., 83: 561 (1986). Crossref
  26. D. Sotiropoulou and P. Nikolopoulos, J. Mater. Sci., 28: 356 (1993). Crossref
  27. J. G. Li, Mater. Sci. Let., 11: 903 (1992). Crossref
  28. J. B. Mc Donald and J. G. Eberhart, Trans. AIME, 233: 512 (1965).
  29. Z. Hadef, A. Doghmane, K. Kamli, and Z. Hadjoub, Prog. Phys. Met., 19, No. 2: 168 (2018). Crossref
  30. S. Blairs, J. Coll. Interf. Sci., 302: 312 (2006). Crossref
  31. O. Olubosede, O. M. Afolabi, R. S. Fayose, E. O. Oniya, and A. C. Tomiwa, Appl. Phys. Res., 3, No. 2: 171 (2011). Crossref