Problematik beim Diffusionsschweißen von Ti/Al,O,
n beispielswei- Bei der Herstellung der Materialverbindung Ti/Al,O, treten zwei grundsatzliche Probleme auf.
eine reduzierte Einerseits entstehen durch den Abkühlvorgang thermoelastisch verursachte Spannungen in
1,0, sehr inter- der Grenzfléche, und andererseits kommt es zu einer durch chemische Reaktionen bedingten
hysiologischen Bildung sprader intermetallischer Phasen. Die Metallographie bietet die Möglichkeit, mit Hilfe
plantate einen der Rasterelektronenmikroskopie (REM) und der EDX- bzw. WDX-Analyse in der Mikrosonde
compatibel. Die Struktur und Zusammensetzung dieser Zwischenschichten sowie Rißbildungen infolge thermi-
htrittsstelle zur scher Spannungen zu erfassen.
Al,O,-Oberfla-
alvanischer Ef- Beim Diffusionsschweißen in Abb. 2 werden zwei Festkörper
je Vorzüge von in einer Hochvakuumanlage zu einem Sandwich aufgebaut NAD,
schen Eigen- und bei einer Temperatur 7, und einem uniaxialen Druck Ps ALO,
gkeit. Ein Ver- von 4-10 MPa Uber eine Zeit 7, stoffschlüssig verbunden.
ich der Mund- Infolge von Diffusionsprozessen kommt es zu einer Verbin- Titan
dung von Metall und Keramik. Während des Abkühlvorgangs
zieht sich die Materialverbindung wieder zusammen. Da der ALO,
mittlere thermische Ausdehnungskoeffizient von ALO, mit
Oe ore =8,6:107° K™' [14, 15] deutlich niedriger liegt als
ndschleimhaut der von Titan mit 0, uve =1L1-107 K™ [16], bauen sich App 2 Diffusionsschweißen
H wahrend des Abkuhlvorgangs Eigenspannungen parallel zur
Grenzflache auf. Bei Kenntnis der thermischen Ausdehnungskoeffizienten G, der
nochen Elastizitätsmoduli £, und der Poissonkonstanten v, der beiden Werkstoffe lassen sich die Ei-
genspannungen &, - &, parallel zur Grenzfläche für eine Temperaturdifferenz AT= T;-20°C zu
. __ EEE
undimplantats or sol = (= = i. AT
E+E,
nd den Eigen- berechnen [17]. Aus Gleichung 1 folgt, daß parallel zur
‚Bindung ZUM Grenzfläche im Material mit dem kleineren thermischen Aus-
ingesetzt Wer dehnungskoeffizienten (Al,O,) eine thermisch induzierte i
ige Informatio- : : N a :
. Druckspannung, im Material mit dem größeren thermischen
Probleme be! Ausdehnungskoeffizienten (Titan) eine thermisch induzierte
bilität dentaler Zugspannung vorliegt. Dieser Eigenspannungszustand ist in Materia
en Darüber Abb. 3 schematisch dargestellt. Die Differenz dieser beiden .
mechanischen . as Abb. 3 Eigenspannungen
Eigenspannungsanteile ergibt die in der Verbundebene vor-
liegende thermische Gesamtspannung oc, Fur die Berechnung der in Tabelle 1 angegebenen
Eigenspannung ¢™ und der Gesamtspannung o, in der Grenzflache verschiedener Metall-Ke-
ramik-Verbunde wird der ebene Spannungszustand (ESZ) angenommen, da die thermisch in-
duzierte RiRinitiierung in oberflachennahen Probenbereichen stattfindet [18, 19].
Prakt. Met. Sonderbd. 26 (1995) 669
Ef
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