Efecto del refuerzo Mo-Mo2N en la interfase durante la producción de uniones de nitruro de silicio/inconel 600

Abstract

The use of pieces with different materials in their extension, required several technique to do the join of dissimilar components, because of a lot causes, the microstructural evolution and the reaction kinetic during joining process are complicated as the formation of unwanted phases and intermetallic precipitate which debilitate the join. The present work proposes the use of particles inside the join element could bring a viable alternative for the formation of a composite interface which give high joint strength in the join of silicon nitride to inconel using brazing method. Firstly, joins of silicon nitride and inconel were produced brazing process, which made in a horizontal furnace, times of 5, 15, 30 min, at temperature of 1000 and 1100°C, in Argon atmosphere, with different amount of particles-reinforced 0, 10, 20 %wt. of Mo-Mo2N. The results show success joining at temperature of 1100°C and times of 5 and 15 min with the different amounts of particles-reinforced. The interface joints were homogenies without porosity or un-joined islands. The microstructures of joining were analyses by SEM and EDS (Energy Dispersive Spectrometer) to determinate the composition of the different phases, the result showed the formation of Cr-rich precipitates the joints without particles, however in the joints with particles-reinforced have homogeneous dispersion of Cu-rich and Mo-rich.

Actualmente, el uso de piezas que poseen diferentes materiales en su extensión, requieren diversas técnicas para realizar uniones entre componentes que son disímiles, debido a que, entre otras cosas, la evolución microestructural y la cinética de reacción durante la unión cerámico/metal son complicadas debido a la formación de fases no deseadas y precipitados intermetálicos que debilitan la resistencia de la unión. El presente trabajo propone que el uso de partículas en el elemento de unión brinda una alternativa viable para la formación de una interfase compuesta que proporcione mayor resistencia en la unión de nitruro de silicio a inconel por el método de unión de soldadura fuerte (Brazing). Para ello se realizaron uniones de compactos de Si3N4 e inconel 600 por medio del proceso de unión de soldadura fuerte, las cuales fueron realizados en un horno horizontal durante tiempos de 5, 15 y 30 min, a temperaturas de 1000 a 1100°C, en una atmósfera de Argón, con distintas cantidades de partículas de refuerzo de 0%, 10% y 20% en peso de Mo-Mo2N. Los resultados mostraron que las condiciones en donde se obtuvieron las uniones fueron a la temperatura de 1100°C en tiempos de 5 y 15 min, con las distintas cantidades de refuerzo, además se logró una unión homogénea sin porosidad o islas sin unir. Por medio de microscopia electrónica de barrido (por sus siglas en ingles SEM) se analizó la microestructura de las interfases de unión y las composiciones de las fases formadas mediante EDS (Energy Dispersive Spectrometer), donde se observó la formación de precipitados ricos en Cr formados en las uniones sin refuerzo, mientras que en las uniones con refuerzo se observó una dispersión homogénea de dos distintas fases una rica en Cu y otra en Mo.