铜/铝固-液复合研究

利用压力条件下固-液复合法,在不同的铝液浇注温度下制备铜/铝复合材料,并对复合界面的结合性能和组织结构进行了研究。结果表明:在铜板预热温度400℃、单位压力1 000 MPa等其他条件相同的前提下,铝液浇注温度720℃时制备出的铜/铝复合材料抗拉强度最大,约为40.07 MPa;冶金复合界面层内部又分为不同的内层,且随着浇注温度的升高,内层数增加;沿着铝基体到铜基体的方向界面层各内层相分别为α-Al+CuAl2、CuAl2、CuAl,且各内层厚度逐渐减薄;拉伸断裂易发生在含CuAl2的层。     

热处理对Cu-Al复合界面显微组织结构与性能的影响北大核心CSCD

采用固-液复合法制备纯铜-纯铝复合材料。利用光学显微镜、XRD、SEM、EDS、显微硬度计和拉压万能试验机等手段研究结合界面的微观组织、相组成、成分分布、力学性能及断口特征。结果表明,在700℃下,可实现铜铝的固液复合,界面平整,存在一定宽度的过渡层,有元素互扩散现象。在界面生成CuAl_2、CuAl、Cu_9Al_4、CuAl_3、CuAl_4等多种金属间化合物或固溶体。Cu-Al结合界面的宽度随退火温度升高而增加,生成的中间相因相互反应而减少,界面结合强度则逐渐增大。直接复合的结合强度为29.9 MPa,经200℃×2 h和400℃×2 h退火处理后的界面结合强度则分别为59.1 MPa和74.1 MPa。直接复合的断裂方式为偏向韧性的准解理断裂,断口凹凸不平,出现少量撕裂棱,经退火处理后发生典型的脆性断裂,断口出现明显的解理台阶及大量撕裂棱。提出铜/铝复合界面主要包括富铜区,富含金属间化合物的过渡区、富铝凝固区和富铝区4个区域。     

铜包铝复合材料研究进展

对铜包铝复合材料及其相关领域的研究现状进行评述。介绍铜包铝复合材料的主要制备方法、铜铝的界面结合机理、铜铝二元合金相图、金属间化合物相的形成与长大规律等方面的研究成果,并对铜包铝复合材料的发展进行展望。     

退火温度对冷静液挤压铜包铝线材组织和力学性能的影响

研究了退火温度对冷静液挤压铜包铝线材组织和性能的影响规律,在界面断裂形式分析的基础上探讨了其作用机理.结果表明:直径为6 mm的冷静液挤压态铜包铝线材合理的退火温度为350℃.低于200℃退火时,纯Cu包覆层只发生回复,复合线材的力学性能得以部分恢复;350℃退火时,铜层再结晶基本完成,复合线材的抗拉强度降到最低,延伸率则达到最高;400℃退火时,铜层晶粒开始长大,复合线材的延伸率开始劣化.界面结合强度随温度的变化呈先增加后降低的趋势,而界面的断裂则由低温退火时的铝基体塑性断裂转变为高温退火后Cu/Al界面的脆性断裂.     

铜/铝/铜轧制复合板的退火工艺研究

研究了低温长时间和高温短时两种退火工艺对铜／铝／铜轧制复合板的成型性能及界面结合强度的影响,讨论了退火强化现象没有出现的原因。结果表明,退火处理不能提高铜／铝／铜轧制复合板的结合强度,只能改善复合板的成型性能。铜／铝轧制复合板宜采用高温短时退火制度,退火温度选择580～625℃,时间控制在10min以内,此工艺得到的铜／铝轧制复合板综合性能最佳。     

铜铝复合板界面组织和性能研究

对固-液法制备的铜铝复合板进行不同工艺的轧制并进行300℃×4h退火处理,测定了复合板的抗拉强度、伸长率、界面剥离强度及电导率,利用金相显微镜和扫描电镜等分析了结合界面的组织形貌,研究了轧制及退火工艺对结合界面扩散层组织和复合板性能的影响。结果表明,轧制后形成的CuAl2相降低了复合板的剥离强度和电导率,退火处理可促进结合界面原子互扩散形成Cu9Al4,改善复合板的性能,同时电导率也得以提高。     

退火温度对连铸-轧制成形铜包铝复合扁排组织与性能的影响

研究退火温度对连铸-轧制成形铜包铝复合扁排组织、界面结构与结合强度、力学性能以及电学性能的影响。结果表明:铜包覆层在300℃开始再结晶,400℃时再结晶完成;芯部铝靠近铜包覆层的剧烈变形区在200℃完成再结晶;而在中心部位,粗晶区在250℃时已开始再结晶,400℃时再结晶完成。铜包铝复合扁排的抗拉强度和伸长率在300℃以下退火时变化较小,在300℃以上退火时变化显著。随着退火温度的增加,界面结合强度先增大后减少。在250℃及以下温度退火时,界面处无明显金属间化合物相生成,因此,在此温度范围内,界面结合强度随着退火温度的升高而升高;退火温度在300~400℃时,界面处有金属间化合物相生成,且随温度升高,界面厚度由约1μm增大到约4μm,界面结合强度由54.0 MPa逐渐降低到25.8 MPa。铜包铝复合扁排的电阻率主要受基体金属组织状态的影响,随着退火温度的升高,铜包铝扁排的电阻率逐渐降低;在本实验条件下,当界面处金属间化合物层的厚度不大于4μm时,金属间化合物层对电阻率的影响不明显。     

钢-铝界面扩散层长大过程的研究

研究了液-固相轧制条件下钢．铝界面结合强度和扩散层的内部组织，分析了铝液温度和润湿时间对界面强度和扩散层厚度的影响，通过显微镜和电子扫描分析发现液．固相复合工艺制得的扩散层主要成分为FeA13，在钢板预热温度为250℃，加助焊剂的条件下，铝液温度为850℃时，大约3s后扩散层开始形成，而当铝液温度为。750℃时，扩散层的形成大约需要5s。在钢板温度为250℃，加助焊剂的条件下，铝液温度为850℃时，复合时间在8s-14s时界面剪切强度较高，而当铝液温度为750℃，复合时间在11s-17s时界面剪切强度较高。扩散层厚度在8pm-14μm之间时，界面剪切强度较高。     

钢/铝复合导电柱的制备研究

对采用不同工艺制备的电解铝生产使用的钢／铝复合导电柱的钢／铝界面结合性能进行了研究。结果表明，在适当的工艺条件下，可以得到钢／铝结合面为冶金结合的电解铝导电柱，结合面中主要组成相为Fe2Al5相和FeAla相。此时所获得的钢／铝复合导电柱的界面电阻可以降到0．51μΩ，远低于目前工业生产中使用的导电柱的界面电阻。     

铝铜双金属管拉伸复合界面强度的研究

采用压剪切法来评价和测定铝铜双金属管拉伸复合界面强度,根据该原理设计并制作了一套复合界面强度检测装置。通过正交试验,研究了各工艺因素对复合界面强度的影响规律,为合理制订铝铜双金属管拉伸复合工艺提供了依据。     

Significance and interaction of bonding parameters with bonding ratio in press bonding of TC4 alloy

The variation of bonding ratio in the press bonding of TC4 alloy at temperatures from 850 to 900 °C, pressures from 10 to 30 MPa, and time from 5 to 15 min was investigated. The bonding ratio increases with the increase of temperature, time and pressure. The maximum bonding ratio, i.e. 98 %, can be obtained at 900 °C, 30 MPa and 15 min. The significance and interaction of bonding parameters with the bonding ratio were investigated. The results demonstrate that the effect of pressure on the bonding ratio is the most effective and the effect of temperature is secondary, while the effect of time is not very powerful. The interaction of bonding parameter on the bonding ratio exists but that is distinguishing in different bonding parameter ranges. It is concluded that increasing pressure can be considered as the primary method to increase the bonding ratio.     

LZ91合金在累积叠轧焊合过程中的界面焊合研究

采用金相显微镜和扫描电境观察了LZ91镁锂合金在累积叠轧焊(ARB)过程中的界面焊合现象。结果表明：道次压下量为50%的ARB工艺可以使LZ91板材获得良好的界面焊合,板材的抗拉强度和维氏硬度得到明显的改善。后续的ARB变形可以有效改善界面焊合质量,ARB轧制后退火可以使板材界面焊合强度增加。LZ91合金累积叠轧焊变形中的界面焊合机制是：合金表面硬化层先发生破裂,新鲜金属暴露,然后在轧制压力的作用下一起流动、相互接触,最终形成冶金结合。     

键合时间对粗铝丝超声引线键合强度的影响

试验研究了不同超声功率条件下,键合时间对粗铝丝引线键合强度的影响规律.试验中记录了每种键合试验的键合时间,采集了每一个键合点的剪切测试力作为键合点抗剪强度的表征,记录了每个键合点的状态.结果表明:(1)在小超声功率条件下,键合强度对键合时间敏感;在大超声功率条件下,敏感性下降;(2)短键合时间条件下主要键合失败形式为剥离和无粘接,表明键合界面的原子扩散不够;(3)大超声功率长键合时间条件下的键合失败形式多为根切,表明键合界面的原子扩散虽然足够,但长时间的超声振动也会使粗铝丝产生疲劳断裂,形成过键合.     

超声键合装置中劈刀稳态振动的试验建模

利用PSV-400-M2(1.5 MHz)高频型扫描式激光多普勒测振仪, 对超声键合装置中受正弦激励、超声加载作用下的键合工具(劈刀),在不同松紧度下的稳态振动进行了连续扫描测试.结果表明,当劈刀连接的松紧度发生改变时,其稳态振动表现出不确定性;同一松紧度下振动形态中出现单节点,但不同松紧度下节点出现的位置不同;劈刀末端的速度振幅并不是人们期望的那样是最大.此外,基于弹性梁振动的基本理论对劈刀的稳态振动进行了探讨,得到其振动的近似模型.     

热超声倒装键合工具和芯片振动的频率特征

采用激光多普勒振动测量系统,监测了热超声倒装键合过程工具末端和芯片的振动速度。由工具和芯片的振动速度有效值曲线,发现了“速度分离”现象,即键合启动数毫秒后,芯片的振动速度突然下降而工具的振动速度继续增大;“速度分离”表明金凸点／焊盘界面已初步形成键合强度。研究了工具和芯片振动速度信号的频率特征,发现芯片振动信号的3倍频成分的产生时刻就是“速度分离”发生的时刻,小键合力有利于“速度分离”发生,也就是有利于初始键合强度的形成,提出了以3倍频产生时刻为临界点的变键合力加载思路。     

磷酸盐连接NiFe2O4基金属陶瓷的界面形貌和连接机理

针对铝电解用金属陶瓷惰性阳极材料与金属导杆的电连接困难问题,以Al(H2PO4)3为胶粘剂,CuO为固化剂,NiFe2O4陶瓷粉和Cu-Ag合金粉为填充料,连接NiFe2O4基金属陶瓷.通过分析Al(H2PO4)3与CuO的反应过程,观察磷酸盐连接NiFe2O4基金属陶瓷的界面形貌,探索其高温连接机理.结果表明:Al(H2PO4)3与CuO反应后生成的Cu-P-O化合物是主要连接物相;Cu-P-O化合物随温度的变化逐步发生一系列物相变化,并在960~1 000℃下逐步分解为CuO和P2O5;在不同热处理温度下,磷酸盐与NiFe2O4基金属陶瓷连接界面始终保持紧密结合状态:低温下连接层与金属陶瓷润湿性良好并依靠吸附作用相互连接,高温下连接层与金属陶瓷依靠互扩散作用相互连接.     

Comparative studies of solvent bonding and adhesive bonding for fabrication of transparent polymers

This investigation highlights rationale of solvent bonding and adhesive bonding for fabrication of a transparent polymer such as polycarbonate with a high-throughput process. Studies under ultra violet spectra and visible spectra reveal that in comparison with adhesive bonding of a polymer, solvent diffusion bonding is more transparent. Polycarbonate is hydrophilic in nature resulting in a low contact angle of water as well as the presence of polar functional groups on the polymer surface. It is observed that a lap shear tensile strength of a solvent bonding polymer is significantly higher than that of an acrylic adhesive bonded polycarbonate, and fabrication of polycarbonate by solvent bonding merely takes few seconds. Solvent bonding of a polymer results in a cohesive failure from polymer as analyzed under the scanning electron microscopy, this is why solvent bonding shows a significantly higher bond strength.     

Effect of bonding conditions on the bonding strength in an aluminum bonding using ultrasonic vibrations and high-frequency induction heating in an atmosphere

ABSTRACT

The needs of aluminium joints have grown in recent years. However, as aluminium forms strong oxide layers on the surface in an atmosphere, joining of these materials is difficult. This is why we conceived a new atmosphere solid-phase bonding method that uses high-frequency induction heating and ultrasonic vibration. The effects of ultrasonic vibration and bonding conditions on this new bonding method were investigated. As a result, we were able to confirm the efficacy of ultrasonic waves on bonding. The bonding mechanism of new bonding method was also clear.