激冷和空冷下A356铝合金的搅拌摩擦加工微观组织和显微硬度

采用搅拌摩擦加工技术对空冷和激冷下的A356铝合金进行试验,研究加工区内微观组织和显微硬度的变化。结果表明,激冷下加工区横截面的宽度较空冷要窄,加工区组织由细小等轴晶粒组成;与空冷相比,激冷下晶粒更加细小及均匀,且第二相粒子数量有所增加。激冷和空冷下加工区内的显微硬度相对均匀,其值分别约为98、86 HV。     

基于分区减光的电弧增材制造熔敷道尺寸主被动联合视觉检测

设计了电弧增材制造熔敷道成形尺寸主被动联合视觉检测方法，以克服结构光主动视觉传感的滞后性与被动视觉传感的信息单一性. 为了实现极高亮度的熔池与极低亮度的结构光条纹在同一CCD靶面同时清晰成像，提出了分区减光策略，对熔池与结构光条纹进行差异化的减光，使二者光强在减光之后水平相当，进而清晰成像. 相机成像光路分析表明，需要将分区减光元件设置在镜头前方一倍焦距以外或镜头后方焦点与靶面之间. 该方法实现了单CCD在一幅图像中同时清晰拍摄熔池和结构光条纹. 开发了一套图像处理算法，实时提取出了熔敷道尺寸. 结果表明，熔敷道高度检测误差优于0.1 mm，宽度检测误差优于0.2 mm.     

基于FSTFM技术的焊缝表面裂纹的成像检测

Full-Skip TFM(FSTFM)是在全聚焦成像技术(TFM)的基础上发展起来的一种超声相控阵后处理成像技术. 文中分别采用TFM，FSTFM这两种算法分别对典型的对接焊缝模拟试件中的上表面微小裂纹(垂直表面扩展，深度约1 mm)进行了成像检测. 结果表明，在TFM的成像中，无法观察到裂纹的存在；而在FSTFM的成像中，裂纹的根部和尖端成像清晰可见. 同时根据FSTFM的成像结果，测量出裂纹的扩展深度，且具有较小的误差. 另外，文中通过试验验证了FSTFM对于有余高的对接焊缝的上表面微小裂纹的成像检测同样适用.     

TC4钛合金低压电子束熔丝沉积层组织与性能

对TC4钛合金进行了低压电子束熔丝沉积试验，探究了该方法的可行性，并分析了沉积层数对微观组织和性能的影响. 结果表明，在加速电压为10 kV的低压时也可完成TC4钛合金的多层熔丝沉积. 多层沉积之后得到的沉积件的平均显微硬度在260 HV左右，只有沉积件底部条带状纹理聚集处的显微硬度接近退火态TC4基材的288 HV. 条带状纹理产生于多层沉积的过程之中，β相晶粒受热循环影响而发生了β → α + α′ + β的转变，其中硬度较高的网篮状α′相与片状的α相组成了条带状纹理，该显微组织的特点是随着与基板距离的增加，网篮状组织逐渐融入片状组织. 沉积件的拉伸断裂形式为韧性断裂，最高抗拉强度为862 MPa，略低于国家标准，这是因为在多层沉积的沉积件中β柱状晶会变得巨大，同时还会出现等轴晶，晶粒的巨大化使得沉积件的抗拉性能出现了下降.     

纳米银焊膏热烧结及通电热老化过程动态电阻监测研究

由于纳米银焊膏优异的导热性和导电性,使其在第三代半导体封装中受到了极大关注,其中,焊点的长期服役可靠性问题一直是封装领域的研究热点。提出焊点动态电阻在线监测方法,建立相应实时监测系统,将电阻转换为电阻率,研究电阻率在烧结和通电热老化过程中的变化情况,并对上述两个过程的焊点显微组织演变进行分析,建立电阻率变化规律模型。试验结果表明:在烧结过程中焊点电阻率逐步下降,且变化分为三个阶段。第一阶段,保温时间较短,焊点内未形成有效互连,电阻率极高;第二阶段,纳米银颗粒之间开始形成烧结颈,电阻率大幅下降;第三阶段,烧结颈长大,且焊点内有机物挥发完全,电阻率进一步下降。在通电热老化过程中,电阻率变化分为四个阶段。第一阶段,由于温度升高,材料电阻率随温度上升;第二阶段,焊点在高温下发生致密化行为,使电阻率下降;第三阶段,致密化过程基本结束,电阻率保持稳定;第四阶段,在电迁移效应影响下,银原子由阴极向阳极迁移,导致阴极附近出现裂纹,电阻率大幅上升直至焊点断路失效。     

β-Sn与4H-SiC界面性质的第一性原理计算

为研究金属钎料与SiC陶瓷的界面结合方式,采用基于密度泛函理论的第一性原理方法,对Sn(001)/4H-SiC(0001)界面进行几何优化,得到优化后界面体系的结构,从分离功表征结合强度以及电子结构布居分析的角度解释界面结合本质和键合方式。结果表明:SiC陶瓷中C封端界面的分离功高于Si封端界面的分离功,Sn原子与C原子间形成的离子共价键在界面结合的成键中占有主要的地位。     

EH40钢摆动电弧窄间隙MAG焊接头粗晶区微观组织与性能

采用2种焊接工艺参数对EH40微合金化钢进行摆动电弧窄间隙MAG焊，研究了填充厚度对热影响区粗晶区亚区分布的影响，并考察了焊接接头的力学性能。研究结果表明，摆动电弧窄间隙MAG焊适用于微合金化钢的窄间隙焊接，焊缝成形良好，未见未熔合等缺陷。填充厚度较大时，热影响区各亚区变化规律为未变再热粗晶区(UACG-HAZ)-过临界再热粗晶区(SCRCG-HAZ)-临界再热粗晶区(IRCG-HAZ)-粗晶区(CG-HAZ)；填充厚度较小时，热影响区各亚区变化规律体现为SCRCG-HAZ到IRCG-HAZ。拉伸试样全部在母材处断裂，室温冲击吸收能量均能满足要求，摆动电弧窄间隙MAG焊工艺可以获得力学性能优良的EH40钢窄间隙MAG焊接头。     

PCB组装板多器件焊点疲劳寿命跨尺度有限元计算

随着电子设备向着小型化、多功能化方向发展,互连的可靠性越来越受到人们的重视。现有研究的分析对象大多为单个器件,而实际服役过程中,印制电路板(Printed circuit board,PCB)的形变、传热、受力情况都将对焊点可靠性产生影响。传统焊点可靠性有限元分析以单一器件为基础,而将仿真对象扩展为整个PCB板,对于提升焊点可靠性评估的准确性和有效性具有重要的意义。利用ANSYS有限元软件,对处于不同尺度的焊点、器件以及PCB板进行建模,分析再流焊载荷下各器件焊点的残余应力应变分布,讨论热循环后各器件焊点的危险位置,并根据修正的Coffin-Manson模型,给出各封装类型焊点的热循环寿命。通过与器件级焊点可靠性模拟结果的对比,说明板级有限元分析的必要性和不可替代性,进一步完善焊点可靠性有限元分析理论。     

钎焊温度对316L/AuSi/NiTi接头界面组织与力学性能的影响

采用AuSi共晶钎料成功实现了316L不锈钢和NiTi形状记忆合金的连接.使用扫描电子显微镜和能谱仪等分析测试手段对不同钎焊温度下获得的接头界面组织进行了分析.结果表明,316L/AuSi/NiTi接头典型界面微观组织为316L/(Fe,Cr)₅Si₃/Au(s,s)+Ti₁₄Ni₄₉Si₃₇(+Si)/Ni₄Si₇Ti₄+NiSiTi/NiTi.随着钎焊温度的升高,316L不锈钢侧(Fe,Cr)₅Si₃层逐渐形成并变厚,NiTi合金侧的NiSiTi层先增厚后减薄,钎缝中的硅含量逐渐减少.剪切试验表明,当钎焊温度为600℃、保温时间为30 min时,钎焊接头的抗剪强度最高为34 MPa.接头的断裂路径分析表明,接头沿钎缝中的固溶体发生断裂.