Sn-0.7Cu-xNb复合钎料微观组织和力学性能

文中主要研究了纳米Nb颗粒对Sn-0.7Cu基复合钎料显微组织和力学性能的影响。结果表明,添加纳米Nb颗粒细化了Sn-0.7Cu复合钎料微观组织,提高了Sn-0.7Cu复合钎料的抗拉强度。当Nb含量为0.12%时抗拉强度达最大值25.36 MPa,但此时钎料的断后伸长率有所降低。Sn-0.7Cu-x Nb复合钎料的断裂模式均为塑性断裂,随Nb含量的增加,Sn-0.7Cu基复合钎料断口表面的韧窝尺寸逐渐变小,表明微量的纳米Nb可以抑制合金内Cu 6 Sn 5金属间化合物的长大。     

Zr-0.7Sn-1Nb-0.03Fe-xCu-xGe(x=0,0.05,0.2)合金在400℃/10.3MPa过热蒸汽中耐腐蚀性能的研究

利用静态高压釜腐蚀实验研究了Zr-0.7Sn-1Nb-0.03Fe-x Cu-x Ge(x=0,0.05,0.2,%,质量分数)系列合金在400℃/10.3 MPa过热蒸汽中的耐腐蚀性能;利用TEM和SEM分别观察了合金基体和氧化膜的显微组织。结果表明:同时添加0.05%Cu和0.05%Ge时,可以改善Zr-0.7Sn-1Nb-0.03Fe合金在400℃/10.3 MPa过热蒸汽中的耐腐蚀性能。合金显微组织的TEM观察和EDS分析表明:合金中存在4种第二相,分别是bcc结构的β-Nb,hcp结构的Zr(Nb,Fe)2,四方结构的Zr2Cu和Zr3Ge。本研究制备的Zr-0.7Sn-1Nb-0.03Fe-x Cu-x Ge合金中,Cu和Ge在α-Zr基体的最大固溶含量均小于0.05%,两种元素同时添加改变了单一元素添加时元素在α-Zr基体中的固溶度和第二相的析出。腐蚀220 d时氧化膜的形貌表明:固溶在α-Zr基体中的Cu和Ge可以延缓氧化膜中显微组织的演化,从而改善了合金的耐腐蚀性能。     

微量Zn颗粒对Sn-0.7Cu-xZn钎料焊点组织及力学性能的影响

研究了微量Zn颗粒对Sn-0.7Cu钎料焊点微观组织、钎料铺展性能及Cu/Sn-0.7Cu-x Zn/Cu接头力学性能的影响。结果表明:适量Zn颗粒的添加可以细化钎料组织,减小界面IMC的厚度,提高钎料的铺展性能和硬度;过量Zn的添加则会粗化钎料组织,增大界面IMC的厚度,降低钎料的铺展性能和硬度值;接头抗拉强度随Zn的添加呈先增大后减小的趋势。当Zn含量小于0.20wt%拉伸断口类型为韧断,超过0.20wt%,拉伸断口类型为脆断。Zn的最佳添加量为0.20 wt%。     

时效温度对Sn-0.7Cu-xFe钎焊接头可靠性的影响北大核心

研究了时效温度对钎料Sn-0.7Cu及Sn-0.7Cu-0.05Fe钎焊接头微观组织和接头拉伸强度及断口形貌的影响规律。结果表明:随着时效温度提高,焊点组织粗化,钎料中Cu_6Sn_5化合物形貌由针状向棒状转变,且长大趋势较明显,Fe颗粒的添加可以延缓时效过程中Sn-0.7Cu-x Fe接头微观组织中Cu_6Sn_5的粗化程度;钎焊接头抗拉强度随着时效温度提高呈现下降趋势,且在相同时效温度下钎料Sn-0.7Cu-0.05Fe钎焊接头抗拉强度均高于Sn-0.7Cu;随着时效温度提高,Sn-0.7Cu和Sn-0.7Cu-0.05Fe钎料钎焊接头断口形貌主要由韧窝和河流解理花样组成,接头的断裂机制随时效温度的升高由塑性断裂逐渐转变为脆性断裂。     

时效温度对Sn-0.7Cu-xFe钎焊接头可靠性的影响

研究了时效温度对钎料Sn-0.7Cu及Sn-0.7Cu-0.05Fe钎焊接头微观组织和接头拉伸强度及断口形貌的影响规律。结果表明:随着时效温度提高,焊点组织粗化,钎料中Cu_6Sn_5化合物形貌由针状向棒状转变,且长大趋势较明显,Fe颗粒的添加可以延缓时效过程中Sn-0.7Cu-x Fe接头微观组织中Cu_6Sn_5的粗化程度;钎焊接头抗拉强度随着时效温度提高呈现下降趋势,且在相同时效温度下钎料Sn-0.7Cu-0.05Fe钎焊接头抗拉强度均高于Sn-0.7Cu;随着时效温度提高,Sn-0.7Cu和Sn-0.7Cu-0.05Fe钎料钎焊接头断口形貌主要由韧窝和河流解理花样组成,接头的断裂机制随时效温度的升高由塑性断裂逐渐转变为脆性断裂。     

稀土Pr对Sn-0.3Ag-0.7Cu钎料润湿性能和微焊点力学性能的影响

采用润湿平衡法研究了微量稀土Pr元素对Sn-0.3Ag-0.7Cu在Cu基板上润湿性能的影响规律,并借助STR-1000型微焊点强度测试对Sn-0.3Ag-0.7Cu-x Pr微焊点的力学性能。结果表明,随着稀土Pr含量的增加,钎料在Cu基板上的润湿力逐渐增加,润湿时间缩短。当Pr的质量分数在0.05%~0.1%时,Sn-0.3Ag-0.7Cu-x Pr钎料的润湿性能最好。在260℃的试验条件下,Sn Ag Cu-0.1Pr相比Sn Ag Cu钎料润湿力提高了5.0%,润湿时间降低了16.9%。且当Pr含量约为0.05%时,微焊点的力学性能最佳,焊点的剪切强度提高了8.5%。     

稀土Pr对Sn-0.3Ag-0.7Cu无铅钎料显微组织和润湿性能的影响

采用XJP-300型光学显微镜以及日立扫描电子显微镜S-3400N对Sn-0.3Ag-0.7Cu-x Pr无铅钎料的显微组织进行观察和分析,采用润湿平衡法,研究了钎料在Cu基板上的润湿性能。研究结果表明,微量稀土Pr可以改善Sn-0.3Ag-0.7Cu钎料的显微组织和润湿性能。当Pr的添加量约为0.05%时,Sn-0.3Ag-0.7Cu钎料的显微组织得到最大程度的细化以及均匀化,同时钎料具有最大润湿力。在260℃的钎焊温度下,SnAgCu-0.1Pr的润湿力与SnAgCu钎料相比,提高了5.0%,润湿时间降低了16.9%。当Pr含量继续增加时,钎料中出现大块的稀土相。同时钎料的润湿时间增长,润湿性能变差。     

纳米Ag颗粒对Sn-0.7Cu-xAg钎料组织及性能的影响

研究了纳米Ag颗粒对Sn-0.7Cu-x Ag钎料组织和性能的影响。结果表明:在Sn-0.7Cu钎料中加入适量的纳米Ag颗粒可以改善钎料的润湿性。当Ag含量为2%时,润湿性最好,铺展系数可以达到74.66%。添加微量的Ag增加了钎料的形核率,细化了钎料的微观组织。但是Ag含量过多时IMC层厚度大。当Ag含量为4%时,钎料的显微硬度最大,其焊点抗拉强度最大,焊点抗拉强度为55.69 MPa。当Ag含量为8%时,钎料的IMC层厚度最大,达到3.88μm,其焊点的抗拉强度最小。     

RE对SnAgCu钎料合金及焊点性能的影响

利用JSM-5610LV扫描电镜（SEM）及能谱分析（EDS）等测量方法,研究了微量RE对Sn-2.5Ag-0.7Cu无铅钎料的显微组织、润湿特性、拉伸强度及焊点剪切强度和蠕变断裂寿命的影响。结果表明,向Sn-2.5Ag-0.7Cu中添加0.1%RE可明显细化钎料合金的显微组织,改善钎料合金的润湿特性,提高钎料合金的抗拉强度、伸长率及焊点剪切强度,增加焊点的蠕变断裂寿命。当RE添加量为0.5%时,由于形成了RE化合物而明显恶化钎料合金的性能。     

低银合金焊接性能的神经网络预测

以Bi、Co、RE和P含量为输入层参数;以熔点、铺展面积、抗拉强度和伸长率为输出层参数,进行低银合金Sn-0.3Ag-0.7Cu焊接性能的神经网络预测,并进行了试验验证和对比分析.结果表明,该神经网络的预测精度较高,其预测的低银合金最佳配比为Sn-0.3Ag-0.7Cu-1.6Bi-0.7Co-0.05RE-0.04P,其焊接性能的试验数据也与主流高银合金Sn-3Ag-0.5Cu相当,具有较大的工程应用价值.     

超低银SnAgCu钎料微焊点力学性能

研究了复合添加Ga/Nd元素对超低银Sn-0.3Ag-0.7Cu钎料微焊点力学性能的影响. 结果表明,复合添加适量Ga/Nd元素可以显著改善微焊点界面组织,抑制微焊点界面附近金属间化合物的生成,从而提高微焊点的力学性能,相比母合金微焊点剪切力提高幅度达到约16%;微焊点的力学性能随着时效时间的增加而降低,降低幅度优于未添加Ga/Nd的微焊点. Sn-0.3Ag-0.7Cu-0.5Ga-0.1Nd钎料微焊点的力学性能在时效处理后仍保持较好的水平,已接近Sn-3.8Ag-0.7Cu钎料微焊点的90%,具有良好的工业应用前景.     

Cu含量对WE43镁合金凝固组织及力学性能的影响

以WE43镁合金为研究对象，采用SEM、XRD、EDS及万能拉伸试验机等手段，研究了0～1.1%(质量分数，下同)的Cu含量对合金凝固组织和力学性能的影响。结果表明，随着Cu含量增加，合金的晶粒尺寸呈先减小后增大、抗拉强度先增大后减小的趋势，转折点Cu含量均为0.7%;当Cu含量为0.7%时，合金的晶粒尺寸和抗拉强度分别为31.46μm和200.17 MPa,相较于Cu含量为0时的58.76μm和160.93 MPa,晶粒尺寸减小了46.46%,抗拉强度提高了24.38%。Cu的加入使得合金中产生LPSO相，且随着Cu含量增加，LPSO相的数量不断增加，而伸长率则呈逐渐降低的趋势。     

稀土元素Er对SnCu基无铅钎料组织与性能的影响

研究了不同含量的稀土元素Er对Sn-0.7Cu钎料组织及性能的影响,并利用XRD和SEM对添加稀土元素前后钎料的微观组织进行了分析。结果表明,随着稀土含量的增加,钎料的拉伸强度、铺展面积先增大后减小,总的蠕变量先减小后增大,说明添加适量的稀土元素Er可以改善钎料的拉伸性能、铺展面积和蠕变性能,Er的最佳添加量为0.1%,当含量高于0.1%时,钎料的铺展面积、拉伸强度和蠕变性能均明显下降;添加适量的稀土元素,还可以抑制Cu6Sn5的生长,使钎料组织得到细化。     

Sn-Cu钎料液态结构的研究

利用高温X射线衍射仪测试了Sn-0.7Cu和Sn-2Cu(质量分数,%)钎料在260,330和400 ℃的液态结构.在共晶Sn-0.7Cu钎料熔体中仅存在短程有序结构; Sn-2Cu在260 ℃下的结构因子曲线小角度区域出现预峰,表明熔体中除存在短程有序结构外还存在中程有序结构.中程有序结构与Cu6Sn5团簇的形成有关,团簇的数量随温度的升高而迅速减少,在400 ℃时消失,Cu-Sn间的交互作用不再存在.通过计算得到了两种钎料合金熔体的相关半径rc和配位数Nmin,给出了它们随温度的变化趋势.对径向分布函数(RDF)的Gaussian分解显示,Sn-Cu钎料液态中Cu-Sn团簇的尺寸随着Cu含量的增加而增大.     

微量RE对Sn-2．5Ag-0．7Cu钎料合金润湿性的影响

采用润湿平衡法,研究了水洗钎剂条件下Sn-2.5Ag-0.7Cu-xRE无铅钎料合金在1206片式元器件和Cu焊盘上的润湿性.结果表明,添加质量分数为0.1%的RE的Sn-2.5Ag-0.7Cu钎料合金在1206表面贴装元器件和Cu焊盘上有最大的润湿力和铺展面积及最小的润湿角,其润湿性最好,润湿力优于Sn-3.8Ag-0.7Cu钎料合金,满足微电子行业对润湿性能的要求.     

Sn-Zn-Cu无铅钎料的组织、润湿性和力学性能

研究了(Sn-9Zn)-xCu无铅钎料的微观组织、润湿性能和力学性能.Cu的加入使得Sn-9Zn钎料中针状富Zn相逐渐转变为Cu-Zn化合物,当Cu含量为8%时,Cu6Sn5相生成.Sn-Zn-Cu合金熔点随着Cu含量增加而升高,同时润湿性随Cu的加入得到显著改善.使用中性活性松香钎剂,钎料与Cu箔钎焊时的润湿角显著减小.Sn-9Zn的润湿角为120°,而(Sn-9Zn)-10Cu的润湿角为54°.这是由于Cu的加入降低了Zn的活性,减少了Zn在钎料表面氧化,降低了液态钎料表面张力,使得钎料能获得较好的润湿性.合金在2%Cu时获得较高的强度,随着Cu含量的增加,Cu-Zn化合物相对增多,抗拉强度有所下降;而合金的塑性随着Cu的加入迅速下降.     

CoCrFeMnNiCu_x高熵合金的微观组织及力学性能

采用真空电弧炉制备了CoCrFeMnNiCu_x高熵合金,研究了不同Cu含量对该体系高熵合金的微观组织及力学性能的影响。结果表明,高熵合金的微观组织为树枝晶,合金的枝晶富含Co、Cr、Fe,而枝晶间富含Ni、Mn。Cu易偏析于枝晶间,添加Cu并没有使合金晶体结构发生改变,仍为FCC结构。随着Cu含量的增加,合金的抗压强度及显微硬度先增大后减小,但增减幅度很小。当x=0.8时,合金的抗压强度和硬度达到最大值。含Cu的6组元高熵合金的抗压强度及显微硬度明显高于不含Cu的5组元高熵合金。     

Zr-0.80Sn-0.4Nb-0.4Fe-0.10Cr-xCu合金在400 ℃过热蒸气中的耐腐蚀性能

采用静态高压釜腐蚀试验研究了Zr-0.80Sn-0.4Nb-0.4Fe-0.10Cr-xCu(x=0.05~0.5,质量分数,%)合金在400℃,10.3MPa过热蒸气中的耐腐蚀性能,用TEM和SEM分别观察了合金的显微组织和氧化膜的断口形貌。结果表明:当Cu含量不超过0.2%时,合金中析出的第二相主要是尺寸较小的Zr(Fe,Cr,Nb)2型和少量尺寸相对较大的含Cu的Zr3Fe型;当Cu含量超过0.2%时,合金中析出了Zr2Cu型第二相,随着Cu含量的增加,Zr2Cu型第二相尺寸增大,数量增多;在添加0.05%Cu的合金中就有含Cu第二相的析出,说明Zr-0.80Sn-0.4Nb-0.4Fe-0.10Cr-xCu合金-Zr基体中固溶的Cu含量很低。当Cu含量不超过0.35%时,合金的的耐腐蚀性能基本没有差别;但是当Cu含量达到0.5%时,由于合金中析出了尺寸较大、数量较多的Zr2Cu型第二相,致使合金的耐腐蚀性能变差。     

熔体结构转变对Sn-Ag-Cu-xCe钎料性能的影响

以Sn-3.8Ag-0.7Cu钎料为对象,研究熔体结构转变和稀土元素Ce的添加对钎料性能的影响。研究发现Sn-3.8Ag-0.7Cu-xCe存在温度诱导的液-液结构转变,且经过熔体过热处理的钎料凝固组织较为细化,组织分布更加均匀,钎料的润湿性能和接头的剪切强度也得到提高;同时熔体结构转变还能够改善焊后界面IMC的形态。Ce的添加对钎料凝固组织有一定的影响,当Ce的质量分数大于0.2%时,随着Ce含量的增加,组织逐渐变得粗大、不均匀;另外,随着Ce含量的增加,钎料的润湿性能和接头剪切强度均呈先增加后降低的趋势,在试验范围内,当Ce的质量分数为0.2%时,钎料的润湿性能最佳,接头剪切强度最高。熔体结构转变和微量的Ce的添加均可以改善Sn-3.8Ag-0.7Cu钎料的性能。     

铟对SnCu钎料合金性能的影响研究

在Sn99.3Cu0.7钎料合金中添加不同含量的合金元素铟,并进行了铺展试验和润湿平衡试验。结果表明,随铟含量从0%增大到0.406%时,Sn Cu In钎料合金的焊接性能先提高后下降。与不添加合金元素铟相比,添加0.301%铟时Sn99.3Cu0.7钎料合金的铺展面积增大16.3%、润湿时间缩短32.1%、最大润湿力增大29.7%。合金元素铟的优选含量为0.301%。