Abstract FR:

L'optimisation de la tenue mécanique des assemblages céramique/métal requiert une compréhension des phénomènes interfaciaux. La faisabilité d'une liaison entre ces deux types de matériaux aux propriétés dissemblables implique un choix judicieux des paramètres d'élaboration. Cette étude porte sur les systèmes Si3N4/Al et Si3N4/Ni. Le nitrure de silicium a été fritté à l'Instituto de Ceramica y Vidrio de Madrid. Pour chaque système, un seul paramètre du processus d'élaboration (la thermocompression) a été étudié: la pression de contact pour l'aluminium, et l'atmosphère dans le cas du nickel. Nous avons montré qu'en ajustant ces paramètres, il est possible d'obtenir des assemblages dont la résistance mécanique est élevée. Pour Si3N4/Al, la résistance maximale est obtenue pour une pression appliquée de 3 mpa. La rupture est amorcée à l'interface et se propage le long de celle-ci et/ou dans le métal. Une étude en met a mis en évidence le rôle crucial des films superficiels d'oxydes. Pour de faibles pressions, les films d'alumine et de silice ne sont pas affectés, ils réagissent en renforçant l'interface. Lorsque la pression atteint 3 mpa le film de silice se fissure suivi du film d'alumine pour une pression supérieure à 8 mpa. Ces fissures subsistent dans le produit de réaction et fragilisent l'interface. Suivant l'atmosphère de liaison, le système Si3N4/Ni présente deux types de rupture fragile : cohésive dans la céramique ou adhésive à l'interface céramique-métal. Le contact entre le nickel et Si#3N#4 est plus ou moins réactif selon la composition de l'atmosphère. Plus la pression partielle d'azote est faible, plus Si#3N#4 a tendance à se décomposer et à réagir avec le nickel pour former des siliciures de nickel. Les phases secondaires de Si#3N#4 peuvent participer à la liaison en réagissant avec le nickel. Dans ce cas, la décomposition du Si#3N#4 est limitée et la résistance de l'assemblage plus élevée.