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。     

Bi、Ag对Sn-Zn无铅钎料性能与组织的影响

研究了Bi、Ag对Sn-9Zn无铅钎料系统润湿性、接头力学性能及微观组织的影响。结果表明:Sn-9Zn无铅钎料的润湿性较差,添加适量的Bi有助于提高钎料的润湿性和接头剪切强度,但同时也使接头的塑性降低;添加适量的Ag能明显改善钎料的润湿性和接头塑性,但Ag的质量分数超过1.5%时会降低钎料润湿性和接头剪切强度。Sn-9Zn-Bi系无铅钎料组织由富Sn相、富Zn相及Bi的析出物组成;Sn-9Zn-Ag系无铅钎料组织由富Sn相、富Zn相及AgZn3化合物组成。     

Sn-9Zn系无铅焊料钎焊接头剪切性能的研究

利用扫描电镜及万能材料实验机研究了Sn-9Zn/Cu钎焊接头的界面形貌及Sn-9Zn焊料微合金化前后钎焊接头的剪切性能变化。结果表明,Sn-9Zn/Cu界面金属间化合物为Cu5Zn8,界面层呈平整的锯齿状。由于焊接时没有保护气氛,以致Sn-9Zn氧化而使剪切性能变差,而同时添加微量RE和Ag或RE和Al元素后剪切强度大幅度增高,尤其是添加0.025%RE和0.3%Ag时剪切强度可提高46.47%,同时添加元素后剪切断口韧性断裂趋势增大。     

Ni改性GNSs对SnAgCuRE/Cu钎焊接头热老化特性的影响

以Sn2.5Ag0.7Cu0.1RE0.05Ni无铅钎料合金为研究对象,基于石墨烯纳米片（GNS）独特的结构、优异的物理性能和力学性能,以其为复合钎料的增强相,开展基于Ni改性GNSs（Ni-GNSs）增强SnAgCuRE系复合钎料/Cu的钎焊和钎焊接头热老化试验,探讨Ni-GNSs对复合钎料组织及钎焊接头热老化失效断裂机制的影响。结果表明：Ni-GNSs的加入,抑制了复合钎料的线膨胀,产生晶格畸变,导致位错产生,金属间化合物（IMC）颗粒分布在位错线附近,与位错发生交互作用,阻碍位错运动,强化复合钎料,进而强化复合钎料接头。随着热老化时间延长,钎焊接头界面IMC层厚度增加,剪切强度降低;其中,添加0.05%（质量分数）GNSs的复合钎料接头剪切强度降幅最小,为8.9%,且热老化384 h后,其剪切强度仍高于Sn2.5Ag0.7Cu0.1RE0.05Ni/Cu合金接头热老化前的剪切强度。Ni-GNSs的加入,使复合钎料钎焊接头界面IMC的生长系数明显降低,有效缓解了复合钎料/Cu钎焊接头热老化过程中力学性能的降低,进而改变复合钎料/Cu钎焊接头的热老化失效断裂机制,最终影响接头的可靠性。Sn2.5Ag0.7Cu0.1RE0.05Ni/Cu钎焊接头的断裂位置由热老化前的钎缝区向钎缝/界面IMC移动,变为韧脆混合断裂;而添加0.05%（质量分数）GNSs复合钎料接头的断裂位置均在钎缝区,为韧性断裂,钎焊接头可靠性较高。     

硼酸铝晶须对Sn-58Bi/Cu界面金属间化合物 层演变及剪切行为的影响

研究了硼酸铝晶须对Sn-58Bi/Cu界面金属间化合物(IMC)层组织演变的影响.结合钎焊接头显微组织、剪切性能以及断口形貌,分析了Sn-58Bi-1.2%Al₁₈B₄O₃₃钎焊接头的断裂机理.结果表明,硼酸铝晶须的加入可以细化钎料组织,抑制大块富铋相的出现;钎料/基板界面IMC层厚度和晶粒粒径均随着重熔次数的增加而增大,但硼酸铝晶须的加入能够阻碍界面IMC层的增厚和晶粒粗化,提高钎焊接头的性能;不同重熔次数下Sn-58Bi-1.2% Al₁₈B₄O₃₃/Cu钎焊焊点比Sn-58Bi/Cu钎料焊点能承受更高的剪切载荷,且经过多次重熔后接头强度保持稳定.     

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。     

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。     

Co对Sn-3.0Ag-0.5Cu钎料接头显微组织和服役可靠性的影响

研究了高温对SnAgCu+xCo(x=0,0.1,0.2,0.45,1.0,x为质量分数%,下同)复合钎料接头显微组织和力学性能的影响。用差热分析法(DSC)分析了Co对钎焊接头过冷度和凝固相的影响。与Sn-3.0Ag-0.5Cu钎料相比,焊后SnAgCu+xCo(x=0.1,0.2)复合钎料界面金属间化合物层厚度减小,接头剪切强度提高。经150℃保温500h后,SnAgCu+xCo复合钎料接头剪切强度均高于Sn-3.0Ag-0.5Cu钎料接头,说明Co的添加可以改善SnAgCu钎料的服役可靠性。经DSC分析,Co的添加会提高SnAgCu钎料合金的凝固点,从而降低其过冷度。综上,Sn-3.0Ag-0.5Cu-0.2Co复合钎料接头的力学性能和服役条件下的可靠性最佳。     

Bi对Sn-3Ag-0.5Cu/Cu无铅钎焊接头剪切强度的影响

研究了Sn-3Ag-0.5Cu-xBi(x=0,1,3)/Cu钎焊接头在140和195 ℃时效过程中的剪切强度变化.结果表明:随着时效时间的增加,界面金属间化合物(IMC)层的厚度逐渐增加; 140 ℃时效时,Sn-3Ag-0.5Cu接头的剪切强度随时效时间延长变化不大, Bi元素的添加提高了钎焊接头的剪切强度; 195 ℃时效时,钎焊接头剪切强度均随时效时间延长而下降,Bi元素的添加对接头剪切强度的影响不明显.剪切断口分析表明:随着界面化合物层厚度的增加,断裂机制逐渐由韧性断裂变为脆性断裂,较高剪切强度对应于钎料基体的韧性断裂,而低剪切强度对应于钎料与界面化合物层之间的脆性断裂.     

石墨烯纳米片增强的Sn-58Bi/Cu焊点可靠性

将不同含量（0%,0.025%,0.05%,0.075%,0.1%,0.2%,质量分数）的石墨烯纳米片（GNSs）添加到Sn-58Bi低温钎料中,研究了GNSs对钎料熔化温度、润湿性能、剪切强度、显微组织和界面反应的影响。结果表明：添加GNSs可以改善Sn-58Bi钎料焊点的润湿性能和抗剪切强度,但对其熔化温度的影响较小。随着GNSs的添加,钎料得到了相对细化的显微组织,界面金属间化合物（IMC）的厚度明显降低,并逐渐趋于平整。另外,随着GNSs的加入,Sn-58Bi钎料的剪切断裂模式从脆性断裂转变为脆性和韧性混合的断裂模式,这与其抗剪切强度的变化是一致的。因此,添加微量的GNSs是增强Sn-58Bi/Cu焊点可靠性的有效途径。     

石墨烯纳米片增强的Sn-58Bi/Cu焊点可靠性（英文）

将不同含量(0%,0.025%,0.05%,0.075%,0.1%,0.2%,质量分数)的石墨烯纳米片(GNSs)添加到Sn-58Bi低温钎料中,研究了GNSs对钎料熔化温度、润湿性能、剪切强度、显微组织和界面反应的影响。结果表明:添加GNSs可以改善Sn-58Bi钎料焊点的润湿性能和抗剪切强度,但对其熔化温度的影响较小。随着GNSs的添加,钎料得到了相对细化的显微组织,界面金属间化合物(IMC)的厚度明显降低,并逐渐趋于平整。另外,随着GNSs的加入,Sn-58Bi钎料的剪切断裂模式从脆性断裂转变为脆性和韧性混合的断裂模式,这与其抗剪切强度的变化是一致的。因此,添加微量的GNSs是增强Sn-58Bi/Cu焊点可靠性的有效途径。     

Cu/Sn-58Bi-0.5Ce/Cu钎焊接头的热时效行为

对比研究了不同时效温度下Sn-58Bi和Sn-58Bi-0.5Ce钎焊接头的组织、界面IMC形态、厚度及接头拉伸性能和断口形貌。结果表明:Ce颗粒的添加细化了Sn-58Bi钎料的组织,抑制了Sn-58Bi钎料接头时效过程中组织的粗化、IMC形貌变化及厚度的增大。随时效温度的升高,Cu/Sn-58Bi-0.5Ce/Cu钎焊接头IMC形貌从扇贝状逐渐趋于平整,厚度逐渐增大,抗拉强度逐渐降低,拉伸断口由韧性断裂转变为脆性断裂。     

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。     

热冲击下Sn2.5Ag0.7Cu0.1RE0.05Ni/Cu钎焊接头组织与性能

借助于SEM、EDS、XRD等检测手段对Sn2.5Ag0.7Cu0.1RE0.05Ni/Cu钎焊接头进行观察分析,研究了钎焊工艺参数及热冲击条件对Sn2.5Ag0.7Cu0.1RE0.05Ni/Cu钎焊接头界面金属间化合物和力学性能的影响。结果表明:添加0.05%(质量分数)Ni能细化Sn2.5Ag0.7Cu0.1RE钎料合金的初生β-Sn相和共晶组织;钎焊温度270℃和钎焊时间240 s时,钎焊接头抗剪切强度最大达26.9 MPa,较未添加Ni的钎焊接头提高8.9%;随着热冲击周期的增加,钎焊接头界面金属间化合物层平均厚度增加,界面粗糙度先增大后减小,钎焊接头强度降低;添加0.05%Ni能够抑制接头界面金属间化合物的成长、钎焊接头强度的降低,有利于改善接头可靠性。     

时效对Sn-Zn无铅钎料焊点可靠性的影响

采用扫描电子显微镜及STR-1000微焊点强度仪器,研究了Sn-9Zn-0.06Nd/Cu钎焊接头在150℃时效过程中界面组织形貌和力学性能的变化.结果表明,Sn-9Zn-0.06Nd/Cu接头焊接后的界面生成了较为平坦的金属间化合物层Cu5Zn8,随着时效时间的增加,金属间化合物层不断增厚.经过时效处理,钎料中的稀土元素Nd向界面富集并在界面附近生成了Nd3Sn相,同时微焊点的拉伸力不断减小,当时效720 h后,焊点的拉伸力下降了近50%.时效后焊点断裂方式由韧性断裂向脆性断裂转变.     

Study on Vacuum Brazing of 25Cr3MoA/YG6 Using Cu-based Microcrystalline Brazing Alloy

应用Cu-11Sn-2Ni微晶钎料对25Cr3MoA钢和YG6硬质合金进行了真空钎焊, 观察了接头组织形貌, 建立了钎料层/母材原子互扩散模型, 定量分析了焊接区合金元素的分布特征, 并在专用仪器上测试了接头的剪切 强度. 结果表明: 使用铜基微晶钎料钎焊25Cr3MoA和YG6, 润湿性和铺展性良好, 形成的钎缝饱满致密, 接头 钎着率高; 钎缝组织以铜固溶体为主相, 其间分布着Cu3Sn相、富Ni的Cu9NiSn3相以及少量的 γ-Fe相. 铜原子从钎 缝向母材的扩散深度约为25 um. 应用铜基微晶钎料可实现25Cr3MoA与YG6的真空扩散钎焊连接, 接头剪切强 度较高, 达169 MPa.     

稀土钐对锡银铋钎料界面组织及性能的影响

研究了添加稀土元素钐(质量分数为0,0.025%,0.05%,0.1%,0.2%),对无铅钎料Sn-3.5Ag-1.5Bi/Cu润湿性、界面组织和焊点剪切强度的影响。结果表明,在钎料中添加适当的钐元素,可以提高其润湿性,含量为0.1%时,钎料的铺展面积最大为56.742 mm~2。随着钐元素的加入,金属间化合物(IMC)得到细化,当钐含量为0.025%时,金属间化合物厚度最薄为3.461μm。此时,剪切强度最大为91.67 MPa。几个成分条件下,接头断口均呈韧窝状,断裂方式为韧性断裂。     

RE对Sn2.5Ag0.7Cu/Cu焊点性能的影响

利用X射线衍射分析仪(XRD)和JSM-5610LV扫描电镜(SEM)研究RE含量对Sn2.5Ag0.7Cu/Cu焊点界面区显微组织、剪切强度和蠕变断裂寿命的影响。结果表明:Sn2.5Ag0.7CuxRE焊点界面区金属间化合物由靠近钎料侧Cu6Sn5和靠近Cu基板侧Cu3Sn构成;添加微量RE可细化Sn2.5Ag0.7Cu焊点内钎料合金的显微组织和改善钎焊接头界面区金属间化合物的几何尺寸及形态;当RE添加量为0.1%时,焊点的剪切强度最高,蠕变断裂寿命最长。     

Mn、Zn对低银Sn-Ag-Cu无铅钎料接头组织和性能的影响

研究了微量元素Mn和Zn对低银Sn-Ag-Cu无铅钎料钎焊接头组织和性能的影响。结果表明,Mn和Zn可使钎焊界面金属间化合物层(Cu3Sn和Cu6Sn5)变得薄而均匀;其可以增加低银钎料的钎焊接头的拉伸强度和剪切强度,最佳元素添加量为0.2%Zn和0.05%Mn(质量分数);断口形貌显示其接头为塑性断裂破坏。Mn、Zn的添加,使得钎料组织的方向性生长状态弱化,同时,可以抑制Cu6Sn5和Cu3Sn金属间化合物层在高温环境下的时效长大或粗化,表明其对接头的稳定可靠性也具有改善作用。     

Bi含量对Sn-0.3Ag-0.7Cu钎料微观组织 及接头性能的影响

以Sn-0.3Ag-0.7Cu低银无铅钎料为研究对象,添加不同量的Bi(1.0％～4.5％)元素,和Cu盘进行钎焊,取部分试样进行高温时效处理.观察分析了Bi对钎料微观组织结构的影响,以及Bi对焊接接头界面金属间化合物(IMC)显微形貌演变、生长动力学和接头剪切强度的影响.研究结果表明;Bi元素的加入使钎料基体内晶粒尺寸变得细化而均匀,且随着Bi含量的增加可以显著提高钎料钎焊接头的剪切强度,断口经过扫描电镜观察发现剪切断面均沿着剪切方向有明显的塑性变形,这表明焊点中发生的是塑性断裂;高温时效试验表明,钎料基体中Bi的存在降低了界面IMC的生长速率,且随着Bi含量的增加,抑制IMC生长的作用越大.但是过量的Bi会使组织粗化,且对IMC生长的抑制作用反而会变差.IMC层厚度随着时效时间的延长明显增加,断裂机制很快由钎料基体的韧性断裂逐渐变为界面IMC的脆性断裂,使焊接接头的剪切强度明显下降.