fällig ist die Abnahme der kritischen Energiefreisetzungsrate von
HPSN/Hf /HPSN- und HPSN/Zr,Nb, Zr/HPSN-Verbindungen von 94 J/m? bei
d = 0,125 mm auf 54 J/m? bei d = 0,6 mm und der Wiederanstieg auf Go =
107 J/m* bei d = 1 mm. HPSN/Zr/HPSN-Verbindungen haben dagegen bis
d = 0,64 mm einen konstant bleibenden Go-Wert von etwa 100 J/m? und
zwischen d = 0,64 mm und d = 1 mm erfolgt eine starke Erhöhung der
durch Go ausgedrückten Bindefestigkeit auf 330 J/m?. Durch Gefügeun-
tersuchungen des Metall-Keramik-Grenzflächenbereiches wurde versucht,
diese unterschiedlichen Effekte zu erklären.
Bild 10 zeigt am Beispiel einer HPSN/Zr-Verbindung den Übergangsbereich
zwischen Metall und Keramik. Auf der lichtmikroskopischen Aufnahme ist
zwischen HPSN (unten) und dem Metall (oben) eine feinkörnige Reaktions-
zwischenschicht zu erkennen. Sie besteht bei den drei untersuchten Ty-
pen von Verbindungen aus Siliziden und Nitriden der Metalle Zr bzw. Hf.
Außerdem bildet sich an der Grenzfläche HPSN/Reaktionsschicht eine
sehr dünne CaO- und SiO„-reiche glasartige Schicht aus. Sie konnte
durch Auger-Tiefenprofilmessungen nachgewiesen werden und entsteht
durch die Anreicherung des Heißpreßzusatzes der Keramik während des
Schweißvorganges. Der Metallteil der HPSN/Zr/HPSN-Verbindung erfährt
beim Abkühlen von der Schweißtemperatur eine Umwandlung von kubisch
raumzentrierten B-Gitter in das hexagonal dichtestgepackte a-Gitter.
Die mit Stickstoff angereicherte Randzone zur Reaktionsschicht ist
schon bei der SchweiBtemperatur in a-Zr übergegangen und erscheint im
Anschliff als eine Schicht aneinandergereihter Korner. An sie schlieBt
sich der Kern des Zirkoniummetalls mit dem typischen Umwandlungsgefiige
(Bild 10 oben) an. Verbindungen mit Hf zeigen die B/a-Umwandlung des
Metallteils nicht, da diese Umwandlung bei Hf weit oberhalb der SchweiB-
temperatur bei 1750 °C erfolgt. Auch bei HPSN/Zr,Nb,Zr/HPSN-Verbindun-
gen erfolgt keine Phasenumwandlung im Metallteil, da Zr und Nb bei der
SchweiBtemperatur von 1150 °C eine feste Lösung miteinander bilden.
Daher tritt auch keine zusätzliche, durch intermetallische Phasen ge-
kennzeichnete Grenzfläche zwischen Nb und Zr auf.
Während der Abkühlung von der Schweißtemperatur werden im Übergangsbe-
reich Keramik/Metall beträchtliche thermische Spannungen aufgrund der
stark unterschiedlichen Ausdehnungskoeffizienten der stoffschlüssig
verbundenen Materialien aufgebaut. Sie führen zur Bildung von Mikroris-
sen, die etwa senkrecht zur Grenzfläche stehen. Bild 11 und 12 zeigen
REM-Aufnahmen derartiger Mikrorisse. Bei einer HPSN/Zr,Nb,Zr/HPSN-Ver-
bindung mit 0,6 mm Metallschichtdicke (Bild 11) enden die Mikrorisse
ausgehend von Metall an der Grenzfldche Reaktionsschicht-Keramik, wah-
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