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Combustion Synthesis of Multicomponent Targets based on Ceramics in the Cr-Al-Si-B System for PVD of Heat-resistant Thin Films

Artikelnummer: GALVANO-11827
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Combustion Synthesis of Multicomponent T
We explored the combustion synthesis of multicomponent ceramics in the Cr-Al-Si-B system for PVD targets, with special emphasis on the effect of green composition and initial temperature (T0) on burning velocity (U) and combustion temperature (Tc). An increase in T0 led to a proportional growth in Tc and U. The measured effective activation energies of combustion (Eeff) afforded to assume that the combustion mechanism remained the same within the range of T0 = 293 to 753 K and to suggest some mechanistic details for combustion of individual green compositions. For green mixtures with low Al content, the combustion proceeds through solid-state and gas-transport reactions yielding chromium silicides and chromium borides, reactive diffusion being a limiting stage (Eeff  = 290 kJ/mol). In case of high Al content, the combustion is controlled by dissolution of Cr particles in melted Al (Eeff = 110 kJ/mol). The synthesized ceramic composites containing CrB, Cr5Si3, (Cr,Al)Si2, and Cr4?Al11 exhibited good physicomechanical properties and excellent resistance to high-temperature oxidation. / /
Wir haben die Verbrennungs-Synthese einer Mehrkomponentenkeramik im Cr-Al-Si-B-System für PVD-Targets untersucht, mit speziellem Fokus auf dem Effekt der grünen Komposition und der Anfangstemperatur (T0) auf die Abbrandgeschwindigkeit (U) und die Verbrennungstemperatur (Tc). Eine Erhöhung von T0 führte zu einem proportionalen Anstieg von Tc und U. Die Messung der effektiven Aktivierungsenergien der Verbrennung (Eeff) führte uns zu der Annahme, dass der Verbrennungsmechanismus im Bereich T0 = 293 bis 753 K gleich blieb, und zum Vorschlag einiger mechanistischer Details für die Verbrennung bestimmter grüner Kompositionen. Für grüne Mischungen mit geringem Al-Gehalt durchläuft der Verbrennungsprozess Feststoff- und Gastransport-Reaktionen und ergibt Chromsilizide und Chromboride, mit der reaktiven Diffusion als limitierendem Schritt (Eeff = 290 kJ/mol). Bei hohem Al-Gehalt wird die Verb
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