擴散路徑

藉由相圖與溫度變化之微觀結構圖可以繪製出擴散路徑圖，其中 金屬側 Kovar 中的鈷含量較低，且鈷最多僅擴散到反應層 II((Fe, Ni)Ti)，對整體生成反應影響較小，故不考慮鈷的影響，而以 Fe-Ni-Ti 三元相圖為主(Fig. 4-12)，而陶瓷側則以 Ni-Si-Ti(Fig. 4-13)以及 Si-Ti 相圖為主，而擴散路徑為沿著相圖上所標示之實線箭頭前進。

Fig. 4-14 為 800、900 以及 1000℃之擴散路徑示意圖，Fig. 4-14(a) 為熱處理條件 800℃/1 h 之擴散路徑示意圖，因為於此熱處理條件 下，SiC/Ti 介面並不會產生反應，因此僅有 Ti/Ni 介面之間互相擴散，

因為鎳擴散進入鈦箔的速度大於鈦擴散進入鎳箔之速度，鎳擴散進入

且由熱力學可知二元系統擴散時，兩相共存區為介面，因此不會有 Ti2Ni + TiNi 或 TiNi + TiNi3的兩相區反應層產生，擴散路徑依序為 Ni，TiNi3，TiNi，Ti2Ni 以及 Ti。

當熱處理溫度上升到 900℃時，擴散路徑如 Fig. 4-14(b)所示，Ti/Ni 介面部份如同前面所述，鎳擴散進入鈦，形成 Ti2Ni 以及 TiNi，而鈦

殆盡，富鈦的 Ti2Ni 相亦因為鎳的大量擴散進入，而轉為 TiNi，而此 時大量的鎳鈦皆會與碳化矽反應，形成 Ti2Ni3Si，而由相圖中也可研 判在此熱處理條件下應該先有產生 Ti5Si3，而再隨著鈦鎳的進入而使 Ti5Si3轉為 Ti2Ni3Si，擴散路徑依序為 Ni，TiNi3，TiNi 以及 Ti2Ni3Si。

由陶瓷側溫度變化的擴散路徑圖，可歸納出鈦與碳化矽在熱處理 時間 1 小時時，熱處理溫度必須要到 900℃以上才會產生反應，且溫 度在 1100℃以下皆為產生 Ti3Si 為主的反應層，而 Ti/Ni 介面於熱處 理溫度 800℃時即可產生 TiNi3，TiNi 以及 Ti2Ni 三層反應層，而隨著 熱處理溫度的提高，因為鈦箔的缺少，而使擴散路徑往相圖上的鎳側 移動。

在溫度變化金屬側的部份，由 Fig. 4-16(a)可看出，Ti/Ni 介面在熱 處理溫度為 800℃時因為反應較不劇烈，因此鈦箔皆足夠，不論是在 靠近陶瓷側或靠近金屬側，皆是維持 TiNi3，TiNi 以及 Ti2Ni 三個反 應層，生成機構一如前面所提，而 Kovar/Ti 介面亦僅有 Kovar 中的鐵 鎳擴散進入鈦箔所產生的(Ni, Fe)Ti2，800℃/1 hr 金屬側擴散路徑依序 為 Ni，TiNi3，TiNi，Ti2Ni，Ti 以及(Ni, Fe)Ti2。

Fig. 4-16(b)則為熱處理溫度提高到 900℃時的擴散路徑，在 Kovar/Ti 介面，Kovar 內的鐵鎳擴散進入鈦箔，而鈦箔中的鈦亦往

Kovar 擴散，因溫度足夠，因此在鈦箔內產生鐵鎳擴散進入的(Fe, Ni)Ti Fe2Ti，擴散路徑依序為 Ni，TiNi3，TiNi，L，Ti，(Ni, Fe)Ti2，(Fe, Ni)Ti 以及 Fe2Ti。

此溫度條件下，Ti/Ni 介面的鈦箔在 1100℃時即消耗殆盡，而鎳又持 續擴散而使 Ti2Ni 以及(Ni, Fe)Ti2轉為(Fe, Ni)Ti，且因為在 TiNi3與(Fe, Ni)Ti、Fe2Ti 與 γ-(Fe, Ni)之間皆有產生部份液相，因此反應劇烈使 TiNi3與(Fe, Ni)Ti、Fe2Ti 與 γ-(Fe, Ni)之介面皆不平整，且 TiNi3已將 (Fe, Ni)Ti 包住，而 Kovar 側則是維持與 1100℃/1 h 時相同，皆為 Fe2Ti 以及 γ-(Fe, Ni)，擴散路徑依序為 Ni，TiNi3，Ｌ，(Fe, Ni)Ti，Fe2Ti，

L 以及 γ-(Fe, Ni)。

由金屬側溫度變化的擴散路徑圖，可歸納出 Kovar/Ti 介面在熱處 理時間 1 小時時，熱處理溫度在 800℃時即會產生反應，但只生成一 層反應層(Ni, Fe)Ti2，而當熱處理溫度到 900℃以上時，則會形成 Fe2Ti、(Fe, Ni)Ti 以及(Ni, Fe)Ti2，而因為鈦箔兩側皆有大量鐵鎳擴散 進入，使得在熱處理溫度 1100℃時鈦箔消失，鎳又持續擴散而使 Ti2Ni 以及(Ni, Fe)Ti2轉為(Fe, Ni)Ti，而熱處理溫度到 1200℃時，則開始產 生多處液相，反應加劇使層與層之介面不平整。