一种铈(镧)基块体金属玻璃纳米压痕蠕变行为的加载速率敏感性

通过球形压头纳米压痕蠕变实验研究了加载速率对{(Ce0.2La0.8)0.78Ni0.22}75Al25块体金属玻璃室温蠕变变形的影响。结果表明:该Ce(La)基块体金属玻璃的蠕变变形量随着加载速率的增加而增大。此外,根据经验幂律函数计算出了材料室温蠕变应变速率敏感系数m,当加载速率从0.8 m N/s增大到80 m N/s时,m从0.028逐渐增长到0.079,显示出显著的压痕加载速率敏感性。研究表明,这是由于高加载速率条件下,压头周围材料内部多重剪切带被激活并扩展导致材料软化引起的。另外,这些m值都远小于1,表明材料在室温下的纳米压痕蠕变行为是非均匀的。     

纳米压痕法测量超细晶工业纯钛室温蠕变速率敏感指数

室温下,采用复合细化(ECAP+冷轧+旋锻)工艺,制备出平均晶粒尺寸约为180 nm的超细晶工业纯钛,其抗拉强度高达870 MPa。利用纳米压痕仪对超细晶工业纯钛以恒加载速率/载荷的方式进行测试实验,通过测定压头保载阶段的压入位移和材料的硬度值计算得出室温蠕变速率敏感指数m值。结果表明:超细晶工业纯钛由于晶粒明显细化,晶界数量增多,晶界长度增加,位错增殖,在室温下表现出优良的抗蠕变能力,适合在压力环境下长期工作,其蠕变机理主要为蠕变位错机理。室温蠕变速率敏感指数m值与加载条件无关,主要由材料的微观组织决定。     

纳米压痕法测定微铸件室温蠕变速率敏感指数

采用纳米压痕仪,结合恒加载速率/载荷法(const.P/P)和恒载荷法(const.P)测试了室温下ZnAl4合金微铸件的蠕变应变速率敏感指数(m).结果表明:微铸件不同位置的m值基本相同,齿顶与齿根处分别为0.0958和0.0879,与微铸件晶粒度无关;同时,同一位置在不同恒P/P下所获得的m值也基本相等,与加载P/P值无关.     

激光选区熔化Ti-6Al-4V合金纳米压痕蠕变研究

目的研究原始态和退火态激光选区熔化Ti-6Al-4V合金的室温压痕蠕变特性。方法利用光学显微镜观察原始态和退火态激光选区熔化Ti-6Al-4V合金的显微组织。基于纳米压痕技术结合恒载荷法,测量原始态和退火态合金在室温下的最大压痕深度、蠕变位移和蠕变速率敏感指数等压痕蠕变参数,并分析两种状态下合金的蠕变机理。结果原始态合金的显微组织几乎全为α相,退火态合金的显微组织为网篮组织。荷载分别为200、300、400 mN时,加载阶段原始态合金的最大压痕深度比退火态合金的最大压痕深度分别提高43%、42%、34%;保载阶段,原始态合金的蠕变位移比退火态合金的蠕变位移分别提高129%、128%、139%。原始态合金的蠕变速率敏感指数m值分别为0.054、0.050、0.046,退火态合金的m值分别为0.041、0.032、0.022,相同荷载下原始态的m值均大于退火态的m值。结论退火处理形成的网篮组织,使退火态合金的蠕变速率敏感指数m值降低,从而使其蠕变抗力增强。原始态和退火态激光选区熔化Ti-6Al-4V合金的蠕变机理均为位错蠕变。     

基于纳米压痕法分析无铅焊点内Cu6Sn5金属化合物的力学性能

采用纳米压痕技术对微电子封装中无铅焊点内界面化合物(IMC) Cu6Sn5的弹性模量和硬度进行了测试.根据实际工业工艺流程和服役工况,制备接近真实服役状态下的微电子封装中无铅焊点界面化合物试样;采用扫描电镜(SEM)和能量色散X射线荧光光谱仪(EDX)确定IMC的形貌和化学成分;利用连续刚度测量(CSM)技术,采用不同的加载速率对无铅焊点(Sn3.0Ag0.5Cu、Sn0.7Cu和Sn3.5Ag)内的界面化合物Cu6Sn5进行测量,得到载荷、硬度和弹性模量-位移曲线.根据纳米压痕结果确定Cu6Sn5的蠕变应力指数.     

纳米压痕法研究80Au/20Sn焊料蠕变应力指数

室温下通过恒加载速率/载荷纳米压痕法对铸态80Au/20Sn焊料进行了测试,得到了压痕试样的载荷—位移曲线.试验表明,加载速率对载荷一位移曲线影响显著,较低的加载速率产生了较大的位移变化;加载阶段,较低的加载速率导致了较大的压痕深度;载荷保持阶段,压痕深度的变化表明在该阶段发生了蠕变,较高的加载速率导致了较大的蠕变应变率.结果表明,基于压痕做功概念得到的蠕变应力指数与传统单轴拉伸或压缩蠕变测试得到的数值具有较好的一致性,该测试和分析方法可行.     

基于准连续介质法预测薄膜材料纳米硬度和弹性模量

采用准连续介质法模拟了单晶Al和单晶Cu纳米压痕实验中的初始塑性变形过程,获得了压头在不同压深下的加载和卸载曲线.在计算得到的载荷-压深曲线基础上,根据Oliver-Pharr法计算了薄膜材料的接触刚度、纳米硬度和弹性模量,并与相关文献的实验结果进行了比较.研究表明,接触刚度-位移曲线呈线性关系;纳米硬度测量中存在尺寸效应,而在弹性模量测量中却不存在尺寸效应.单晶Al和单晶Cu纳米硬度和弹性模量计算值分别为(0.584±0.013)和(84.088±0.332)GPa,(0.755±0.027)和(131.833±4.449)GPa.预测值与实验结果吻合,表明使用该方法预测薄膜材料的纳米硬度和弹性模量是可行的.     

微焊点纳米压痕循环力学行为与承受载荷的关联性

通过对Sn-3.0Ag-0.5Cu/Cu和Sn-0.3Ag-0.7Cu/Cu微焊点进行循环加载-卸载方式的纳米压痕试验,研究了焊点循环力学行为与承受最大载荷的关联性.结果表明,循环F-h曲线在闭合前表现为1个迟滞回环,随着最大载荷的增加,焊点迟滞回环的面积和残余压痕深度增大;当最大载荷一定时,迟滞回环的面积及残余压痕深度增量随着加载次数的增加逐渐减小;微焊点的压痕蠕变C随最大载荷的增大而不断降低,同时随加载次数的增加先急剧减小而后逐渐趋于平稳.Sn-3.0Ag-0.5Cu/Cu焊点的压痕蠕变低于Sn-0.3Ag-0.7Cu/Cu焊点的蠕变量.     

基于纳米压痕法Sn3.0Ag0.5Cu焊点金属间化合物力学性能及其应变率效应的研究

采用纳米压入测试系统对无铅焊点Sn3.0Ag0.5Cu内金属间化合物(IMCs)Cu3Sn、Cu6Sn5的力学性能进行测试,应变率分别为0.01 s-1,0.05s-1,0.25s-1,0.5s-1,分析IMCs力学性能的应变率效应。研究发现金属间化合物具有应变率强化效应;Cu3Sn和Cu6Sn5的变形机制不同,前者加载曲线呈现锯齿流变,后者曲线光滑;Cu3Sn和Cu6Sn5的接触刚度在不同应变率时均与压痕深度成线性正比例关系;Cu3Sn的弹性模量和硬度明显高于Cu6Sn5;Cu3Sn和Cu6Sn5的硬度值均随着应变率的增大而增大,而对弹性模量没有明显影响。保载阶段,蠕变位移具有应变率强化效应,加载应变率为0.05s-1时做对比实验,Cu焊盘、Cu3Sn、Cu6Sn5和焊点的蠕变应变率敏感指数m分别为0.01627、0.0117、0.0184和0.0661。     

一种铁基块体金属玻璃纳米压痕蠕变行为的加载速率敏感性(英文)

通过纳米压痕蠕变实验研究了加载速率对{[(Fe0.6Co0.4)0.75B0.2Si0.05]0.96Nb0.04}96Cr4块体金属玻璃室温蠕变变形的影响。结果表明,该铁基块体金属玻璃的蠕变变形随着加载速率的增加而增大。此外,根据经验幂率函数计算得到了材料室温蠕变应力指数,当加载速率从1mN/s增加到50mN/s时,应力指数从28.1逐渐下降到4.9,显示出显著的压痕加载速率敏感性。最后,基于自由体积理论和剪切转变区理论对该铁基块体金属玻璃的纳米压痕蠕变行为进行了探讨,并对实验结果和分析结果提供了半定量的解释。     

去应力退火对Cu膜纳米压入蠕变性能影响的研究

在JGP560V磁控溅射镀膜设备上镀制多晶Cu膜，选取沉积态和经过3h去应力退火的退火态两种Cu膜，利用纳米压入技术测量了其室温下的蠕变性能。试验结果显示去应力退火后的Cu膜残余应力反而升高；且其室温蠕变性能与沉积态的Cu膜有很大的不同；随保载载荷升高，两种状态下的Cu膜蠕变应力指数均升高。分析认为这是由于退火造成膜基体系内应力的变化，同时减少了薄膜中的各种点缺陷和线缺陷，从而改变了Cu膜蠕变性能的结果。     

巴氏合金SnSb11Cu6蠕变力学性能研究

针对油膜轴承巴氏合金Sn Sb11Cu6工作过程中发生的蠕变,设计了Sn Sb11Cu6蠕变试验方法并对其进行了蠕变试验,分析了应力、温度、时间、应变和应变率之间的关系,获得了Sn Sb11Cu6的蠕变力学性能,同时基于试验数据对4种蠕变模型进行了对比分析,建立了基于Mc Vetty公式和Dorn公式的Sn Sb11Cu6蠕变模型,其相对误差仅为0.97%,应用ANSYS对蠕变试件进行了数值模拟,在稳态蠕变阶段模拟值与理论计算值的相对误差仅为0.77%。确定了所建立的蠕变模型用于描述Sn Sb11Cu6蠕变特征具有较高的精度,可为油膜轴承巴氏合金Sn Sb11Cu6蠕变寿命的预测提供理论与试验支持。     

Plastic characterization and performance of SnAgCuBiNi/Cu lead-free BGA solder joints

Nanoindentation test is performed on study the plastic and creep properties of the Sn-Ag-Cu (SAC) lead-free ball grid array (BGA) solder joints. The dynamic hardness of two kinds of solder joints decreases with indentation depth increase. SAC0705BiNi/Cu exhibits a higher ultimate dynamic hardness and a smaller indentation depth than SAC305/Cu. Then the strain hardening phenomenon of SAC305/Cu is more obvious compared to that of SAC0705BiNi/Cu. The indentation creep of SAC0705BiNi/Cu solder joint is lower than that of SAC305/Cu solder joint before and after thermal shock. The creep rate sensitive index of SACBiNi/Cu solder joint is lower than that of solder joint. SAC0705BiNi/Cu solder joint is superior to SAC305/Cu solder joint in the anti-creep property. The plasticity of SAC0705BiNi/Cu and SAC305/Cu solder joints are similar. Compared with SAC305 solder, the SAC0705BiNi solder performs higher hardness and solder creep resistance and still maintains a good plasticity.     

不同体积无铅微尺度焊点的蠕变力学性能

采用基于动态力学分析仪的精密蠕变试验方法,对比研究了5.34×107 μm3与7.07×106 μm3两种体积相差近一个数量级的无铅Sn-3.0Ag-0.5Cu微尺度焊点的高温蠕变力学行为与蠕变性能.结果表明,所有微尺度焊点的蠕变曲线均呈现初始蠕变、稳态蠕变和加速蠕变阶段.虽然微尺度焊点的体积存在较大差异,但是它们的蠕变激活能与蠕变应力指数均非常接近.此外,在相同的试验温度与拉伸应力作用下,大体积微尺度焊点的稳态蠕变速率相对小体积焊点更大,而蠕变寿命则呈现完全相反的趋势.     

Creep deformation mechanisms in fine-grained niobium

Creep rates in fine-grained Nb were measured at 600 °C using free-standing Cu/Nb polycrystalline multilayered foils. For specimens with layer thicknesses ranging from 0.5 to 5 μm and Nb grain sizes ranging from 0.43 ± 0.05 to 1.87 ± 0.13 μm, two distinct regimes were observed. At high stresses, the stress dependence, grain size dependence and activation energy for creep are consistent with power-law creep, with an average stress exponent of 3.5. At low stresses, creep rates exhibited a linear dependence on stress and an inverse linear dependence on grain size. A model is presented for a vacancy generation-controlled creep mechanism, whereby deformation rates are controlled by the rate of vacancy generation at or near grain boundaries, not by their diffusion. The proposed model is consistent with experimental observations of stress and grain size dependence, as well as the measured activation energy for creep.     

Effect of final heat treatment on creep behaviors of Zr-Nb-Cu alloy cladding tubes

Creep properties of annealed and stress-relieved Zr-1.1Nb-0.05Cu cladding tubes were studied and compared. The creep rates of Zr-1.1Nb-0.05Cu cladding tubes stress-relieved at 560°C were found to be appreciably higher than those of Zr-1.1Nb-0.05Cu annealed at 700 °C. The stress exponents for steady state creep were observed to be 5.0~7.0 for both stress-relieved and annealed Zr-1Nb-0.05Cu, supporting that the dislocation-climb-controlled creep operates at the intermediate temperatures (450~500 °C). The creep activation energy increased appreciably in the annealed Zr-1.1Nb-0.05Cu alloy compared to those of stress-relieved alloy. The increase of activation energy in the annealed Zr-1.1Nb-0.05Cu alloy is attributed to the decreasing contribution of faster diffusion path such as grain boundaries and dislocations. The creep rate of Zr-1.1Nb-0.05Cu decreased at intermediate temperatures with the increase of grain size with heat treatment, supporting the creep performance can be improved by the modification of microstructure through annealing.     

High-temperature creep properties of uranium dioxide pellet

High-temperature creep properties of sintered uranium dioxide pellets with two grain sizes(9.0μm and 23.8μm)were studied.The results indicate that the creep rate becomes a little faster with the reduction of the uranium dioxide grain size at the same temperature and the same load.At the same temperature,the logarithmic value of the steady creep rate vs stress has linear relation, and with increasing load,the steady creep rate of the sintered uranium dioxide pellet increases.Under the same load,the steady cr...     

脉冲磁场下制备半固态铝铜合金坯料的研究

采用脉冲磁场技术制备了半固态Al-4.5Cu合金坯料,考察了冷却速度和脉冲频率对半固态坯料初生α-Al相形貌和尺寸的影响.结果表明,利用脉冲磁场处理可以制备出初生α-A1相为细小的近球状颗粒的半固态Al-4.5Cu合金坯料.初生α -Al相平均晶粒尺寸和平均形状系数分别随着冷却速度的减小和脉冲频率的增加而相应的减小和增加.但当冷却速度减小到20℃/min,脉冲频率增大到10 Hz时,半固态组织有所粗化.当冷却速度为40℃/min,脉冲频率为6 Hz时,半固态Al-4.5Cu合金坯料初生α-Al相平均晶粒尺寸最小,形貌最为圆整,适合于半固态成形.     

不同Zn/Cu质量比对Mg-Zn-Cu显微组织和性能的影响

论文采用光学显微镜、X射线衍射仪、扫描电子显微镜及显微硬度测试、室温和高温拉伸性能测试、蠕变性能测试研究了Ce和不同的Zn /Cu质量比对Mg-Zn-Cu显微组织和室温及高温力学性能的变化规律、高温变形性能、强化机制和抗蠕变性能的影响。研究结果表明,室温下挤压态Mg-8Zn-8Cu-Ce的拉伸强度和屈服强度分别为320 MPa和291 MPa,在423K温度下,拉伸强度仍高于220MPa。合金具有优良的蠕变性能,稳态蠕变速率为1.21×10_-8 s_-1,蠕变量仅为0.562%。在相同的变形温度下,铸造Mg-7Zn-3Cu-Ce的真实应力随着应变速率的增大而增大,表明合金是应变速率敏感材料。相同的应变速率下,合金的真实应力随着温度的升高而减小,但没有明显的动态再结晶和软化现象。