Wetting behavior of titanium carbide films for carbon-copper braze joints in high heat flux components [Elektronische Ressource] / Peter Worbs

Description

hTECHNISCHE2.UNIVERSITBaier?dTIngenieursM?NCHEN(Univ.Wernerettingersit?tBehaesenviororsitzender:of1.TitaniumHCarbidet.FilmsamforhniCarbhon-Coppf?rerDoktorBrazeDissertation.JoinDr.-Ing.tsderinDr.-Ing.,HighyHeatH.FluxDr.CompE.oneDissertationnbtsTPhenethenerundWForbshinenV13.10.2009ollst?ndigerAbgenehmigtendrucVkUniv.-Prof.derH.vPr?feronDissertation:derHon.-Prof.FDr.-Eng.aNagokula/Japan)t?.tBoltf?rUniv.-Prof.Mascmonhinenhabil.wWesenDiederwurdeT25.06.2009eceihniscerhenecUnivscersit?tUnivM?ncM?ncheingereicentzurdurcErlangungdiedesakult?takMascademiscwhenamGradesangenommen.einesFF?ramiliemeinebAbstractGLADISThewhicdivatureertortactdesignyoftingfutureyfusieothentsmachhinestions,lithekhieveettabilitITERangleoralloWENDELSTEINac7-XcancomprisespjoinStsofbThermaletdepwlmseendcarberformedoLondepbratioeronreinforcedorcarbconstructedontitaniummatrixwcompeloositesTiC(CFofC)candcubictheecopptoereallotheyofheattreatmensink.atThesetojoinoftsositedmeustbucopineratestressunderothvhiacuumcouldconditionsvandowithstandocyclicgasthermal,viormecwhanicaldropandtsneutrontloads.TheOnedueapproactheheryoflothetlyjoiner-ABAtmagnetronmanlms.

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• Publié par: technische_universitat_munchen
• Publié le: 01 janvier 2009
• Nombre de lectures: 28
• Langue: English
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hTECHNISCHE2.UNIVERSITBaier?dTIngenieursM?NCHEN(Univ.Wernerettingersit?tBehaesenviororsitzender:of1.TitaniumHCarbidet.FilmsamforhniCarbhon-Coppf?rerDoktorBrazeDissertation.JoinDr.-Ing.tsderinDr.-Ing.,HighyHeatH.FluxDr.CompE.oneDissertationnbtsTPhenethenerundWForbshinenV13.10.2009ollst?ndigerAbgenehmigtendrucVkUniv.-Prof.derH.vPr?feronDissertation:derHon.-Prof.FDr.-Eng.aNagokula/Japan)t?.tBoltf?rUniv.-Prof.Mascmonhinenhabil.wWesenDiederwurdeT25.06.2009eceihniscerhenecUnivscersit?tUnivM?ncM?ncheingereicentzurdurcErlangungdiedesakult?takMascademiscwhenamGradesangenommen.einesFF?ramiliemeinex
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Coppheatvsink.hThesepressure.joincarbtsCFmbustaopdropletserateositesunderstrength.vresults,acuum,conditionswandaswithstandtestscyclicwthermal,ThmecTiChanicalCuandmoneutronasloads.testOneetapproacwherofaryingthewjoinoftmethomandeviceufacturingtoissamplethehighestCFsputterC/Cubbraz-edingthetectlyhnologytheirdevtselopdoedyboyuthewnItalianincompandelamination.yin,usinAnsaldoandRicercw-he,edwhicositionh,foreseesandtheyuseTiCofyathesecommercialmeaCuTiandactivshoeactivitbrazingyalloettedyangle.(Coppcitieser-ABAhiev?the).wDueCopptobanoatininsucienhtTiCpcarbenetrationmoofwthewithstandCFhearCshopthinoresCFbthey2thisievbrazingtallofythe,hathethesuddenositedcohangenofsystematicpofhlmysicalpandbmeccurvhanicalsinpro-d.pcoatingsertiesacacrossytheeCFpC/Cudensitjoinptrandargonthewpresenceehaofer-ABAinlmstermetallicharacterizedcompsessileoundsFformederimenbtactyurementheastitaniumtested.atomsvthatthatdohighnotinreactBAwithevtheasCFaCconsurface,signicanthevconCopptrolereoffortheositedwC)ettabilits,yttiduringviortheACFmaterialsC/Cuimprojoinytomanlms,ufacturingexistproteredcessphaseismatrixo).fTiChighCFrelevjoinantestedcye.andTheloads.mainexpfovcuthatsbofbthisincreasewborkincreasewstrengthasfactortomoreinacvbestigateplasmathethewsurface.ettabilittiytestsbheatehayvioreofaccordingthinettingtitaniumsputtercarbidenlmsrange(TiCeenba).dTheTherefore,goalinwestigationsasthetotrinsicimprostressvereeerformedthegbrazingothprothecedureatureoftheCFalloC/CumethohighLoheatstressuxcouldcompeonenhievtsbbvyththedepinparameterstrooductionerofyaC/TiwoettingeenhancingratiothintheTiCgastsThelmettabilitinborderviortoCoppobtainonacoppgowocdbancthehoragedroptod.theorpexporoustsCFconCangleandshencetawbconstructedettersuccessfullycomThephaonenetwnadhesiondueunderthethermaltitaniumandymecthehanicaler-Aexpalloosures.,ThineryTiCwjoinwlmsatwithlostoicnalhiometriestactfromThepuretlytitaniumspreadingtoelostoofier-ABAcwhiometricacTiCed(0magnetroncomprisesdepxTiC7-Xand1)lms.wueretheproeducedngbehayofdualer-ABmagnetrononsputterondepcanosietion.vFborctheseglmsfthree(CFcrystallinitwhicyalreadyrangesinwface-cenerecubicdeterminedcrystalb(ycompX-raonyreinforceddiraction:Subsequenthe,WENDELSTEINer-TidiedphaseC/(hcpbrazestructure)tsforereoronITERabiliteto,thermalthemecTiCanicalphaseS(fccstrengthserimentructure)haforekwn,lithehinesdicationmacynTiColmsandnotathedC/CuistortedondingorAnmetastableofcrystallinitshearybforafusioffutureandofwdesignonlyertorhdivedThey.xygenUndertreatmencertainofdepinitialoCsiThermaltionacondigtions,emagnetronatsputterhighdepuxositedfacilitTiGLADISCvAbstractshohthat,uxtoywimprotestemagnetronlong-termdeperformanceTiCbrazedcoatingsC/Cu/CuCrZrtheonenofundercarbgwbucklingandvpthecandidatespbofimplemenCFincompelytsoledhiertorvheatlmsloadingsexhibitedarehighossiblecompressivtoeelmtedstressesactivresulcotingdivinapplications.extensivex
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LeistungenCFderC)CoppundterW?rmesenkTitanenC/CuausheinerNspsogenanneziellenAuKupwferlegierungenvestimmor.hDiesetersucVVerbindunte-kgendkmV?ssenhdenWENDELSTEINAnforderungenzuunreinforcedter(Engl.:Vedingungenakuumauf,genung?gensinuhicndhmecLhaniscerzielthenerbindungenundharakterisiert,thermischhProbzyklierendenDieBelastungenTsoerreicwieanndencBescischAnscussmiscdurcuhdurcNeutronenundstandhalten.rEine.Herstel-clungsmethofaservdeDrucdieserzuCFdurcC/Cuf?hrte.VdererbindungdeistineineuL?ttecspannhtennologie,hicwte,elcArgonheBenetzungsvvCoppomtenitalieniscopheneiUnwurde.teaufgrunrner-ABAehmeneinemAnsaldoelRicerctheeitenf?rthwicBenetzungsvkKeltdiewurde.TiCSieerbsiehereitstTidiewieBenFutzungihreeinerhaniscaktivVenckCFom-arbmerzielliberh?ltlicgest?rtehenKristallinit?tCu-TiarbL?tlegierungK(Coppterer-ABABesc?tungs-)diesevhior.hohAufgrunduungenelc?gendemcEin-er-dringungsvStaucerm?zugenwurdendieseserwLotesundinzwiscdieheCFungenChenPtspan-oren,durcunhterscSchiedlickhenurcphderysik-aliscstungsdicherh?ltnisenundundkmecerden.h-aaniscvhaufehicnmitEigenscsessilehaftendederdasBestandteileendesAnlageCFUnC/Cuzeigten,VdererbundesimundotdieunEniedrigentstehtaktungenetztvnikoncin-htermetalliscCopphenwuVterteerbindungensiehdurchht.Titan,vwBAelcmaterialienhesdurcnescicvhScttenmitwderheCFderChenzenObKristallstrukturer?cohe)reagiertwurdenhat,dizierteisterbindungendieeit,Kundonetrolleerstehen,descBenetzungsvtererhaltenselastungwdass?hrendHaftfestigkderd?nneHerstellungCdeserCFFC/CueineVoerbundesmetastabilevf?ononhoherCRelevohlenstoanz.erst?rktemDasUnHauptaugenmerkbdiesertenArbhieithwbarwiesendieTiCUnSctersucchtenunegkspanndesngenBenwetzhesuSngsvhicerhaltenstvvsagenonhd?nnenhTitancarbidundScAbplatzungenhicDaherhuntenV(TiCendungzuk?nftigenStoney-).derDashenZielMethowsystematiscar,UndashL?tvzurerfahrentrinsiscvSconhCFnC/CungKhgef?hrt.oampezuo-ungsfreienenhictentendurconnhddiehEinf?hrungariationeinerBescbhenetzungsf?rderndentungsparameterd?nneneiTiChonVScderhiC/TicdeshGasdructeszuwvDaserberhessern,lumneineonguteer-ABAVTiCerankScerunghimwurdepderor?tensdreMethoncCFf?rCeineundgdaherseineonstruiertebaufgebautessereDieHaftungtersucunungenterdassthermiscdhenhohenundAktivit?tmecCopphaniscLhenjedeBelastungenezuterenrhEnalten.onD?nnewinkTiCbvwurde.Scsig-hianch?hhstetensbreitungsgescmitwindigkeinereinesZusammensetzunger-ABAzwiropfensscrdehengesput-reiTiCnemtTitanScundicst?tenchhio-DasmetriscerhaltenhemonTier-ACauf(0ohlensto-wurfkxdaherth1)BwurdenhicmittelstungMagnetronspuontte7-XrnhianhzwveiessertKathoerden,denelchergestellt.bDurcinhkubR?nh-?ctgentriertenbCeugung(wurdenderf?rITERdieseusionsanlagenScexistieren.hichlie?endhTiCtenmodreiCFKristallinit?tsbL?tvereicaufheF?higkfestgestellt:ther-dheiemecertorenh-TiBelastungenon,?bScgetestet.hersunichetntSer-herbkhabEingezeigt,derdieherfestigkC/CuumeitehhTiCviiPhasehic(hdptenStruktur)hf?erh?hrwDivdenDerann.KurzfassungAnstiegnScaktoreitunddwurdeurF,2dieh?herTiCnPhasedurc(kfzeineStruktur)f?rx = 0:6 1x
W?rmebCSauersto-PlasmaObeingesetzter?cC/Cu/CuCrZrhem?glicerreicurspr?nglichvt.tenThermiscessern.heAnEviiir-gmBest?ndigk?dugel?tetenngsvompersucterhevamsindW?rmeussteststandDivGLADISen-habwenhengezeigt,derdass,Behandlunindie?beitereinstimmonungCFmitKdenonenBenetzungsergebnissen,ungesputtertehoherTiCelastungCFerbheDieseumdamitaktivek?hKandidaten,ScinhigcltenhertortenwimdungenBereiczuherden.vonx
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.Kurzfassung.vii.1.Intro.duction.1.1.1.Nuclear.fusion.as.energy.sourceDep.............The........................................1.1.227Div.ertor.designreinforcedof.future.fusion.mac.hines..haracterization.3.2.1...(R...structures...and...v...etting.........36...W......3.1.3eCF.C/Cu.b.onding.tecethhniques.for.div.ertorExpcomp.onen.ts......Carb.comp...er-allo.......Other.........and4.1.4.Obdepjectiv.es..3.2.2...............28.......Film...................................21.y..............6.22.5.2Backgroundettingkno.wledge.9.2.1.TiC.v.structures..23.drop.d.............25.detail.Materials...................27.b.on.(CF.....3.1.2.for.............279.2.2.Dep.osition.o.f.thin.lms..27.pro.terface.........preparation.............comp...............3.2.3...............Microscop12.2.2.1.Magnetron.sputter.dep.osition..29.i...............3.4.erimen.................3.5........12.2.2.2.Chemical.V.ap.or.Dep.osition.(CVD)..........2.5.1.ettabilit..............................14.2.3.Film21andReactiviwn.terface.c.haracterization.tec.hniques......................2.5.3.sessile.m.o..........1.4.2.3.1.Rutherford.bac.kscattering.sp.ectroscop.y.(RBS)3.erimental.s.3.1......................14.2.3.2.X-ra.y.diraction.(XRD)........3.1.1.on.er.carb.matrix.osite.C).........27.Copp.ys.brazing..................15.2.3.3.Scanning.electron.microscop3.1.3ymaterials(SEM)................................3.2.osition.cess.lm/in.c16.2.4.Stress.measuremen.t.in.thi.n28lmsSample.and.osition.....................28.Film.osition.BS)....................17.2.4.1.The.curv28atureCrystalmetho(XRD)d..........................3.2.4.y.cross-sections.........................3.318stress2.4.2nTheestigationssin.Abstract.Contents....metho.d..................30.W.exp.ts.................................32.Brazing19.2.5.W.ettabilit.y.at.high.temp.eratures........................ix.2
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.y.O.surfacet-plasma.erosion....contributions.....83.......n.CF...erties.......c....37.3.7ectsThermomec.hanical.testing......allo.75.....braze.as-receiv...ests...strength...mo.Elemen...erature.87...of...comp.....elo..........38.3.7.1xShear5.1.1strengthbtests....analysis.......strength.mo...5.2.1.........plasma.....5.2.3.......ux.C/Cu/CuCrZr...(FEA).....84.heat-loaded..38ost-examination3.7.2.High.heat.uxteststests.b.y6hrmanceydrogenC/Cub.eam....6.1.1.........Oxyge.......6.2.h.......A.....enetration39p4theTiC.C.lms..pReactionrop.erties.and.w.etting.cha.racteristics.435.24.1roCompTiCositionCFandtsTiC.CF.lmestsstructureCF.............5.2.2.o.CF...........of.............High.of.died43tile4.1.1.Comp5.3.1ositionalAnalysianalysis............T.of.k-ups.....Microscopic.............5.3.4.heat.............of.p.6.143the4.1.2tCrystal.structure.analysis..........etting.y...............93.plasma...............ance.fusion....46.4.1.3.Morphological.analysis..and.Bibliography.wledgements......