AZ63镁合金累积叠轧界面焊合条件研究

累积叠轧变形金属的界面焊合质量是影响叠轧工艺及材料成形性能的关键因素。利用累积叠轧技术研究了道次变形量对界面焊合强度的影响,比较了单道次下焊合坯料不同变形区域的组织特征,分析了界面焊合特征及焊合条件。结果表明:经300℃加热、50%压下量后的叠轧组织虽明显细化,但沿轧制方向分布极不均匀。道次变形量是影响界面焊合质量的一个基本因素,界面焊合质量随着道次变形量的增大而提高,当道次变形程度大于临界变形程度(50%)时,可以促进界面焊合,保证界面焊合质量:界面焊合较好区域已被再结晶覆盖,无明显界面层存在;抗拉强度和结合强度也随变形量增加而增大。     

叠加层数对工业纯铝板材累积叠轧焊合的影响

在室温、无润滑及总压下量相同的条件下,分别采用每道次两层叠轧和每道次三层叠轧的工艺对退火态AA1070工业纯铝板材进行了累积叠轧焊合试验,比较了最终板材界面焊合、织构和力学性能的差别。结果表明,与两层叠轧工艺相比,通过三层叠轧工艺所制备的板材金属层之间焊合状况更好,具有较强的剪切织构和轧制织构,表现出较高的伸长率和较低的抗拉强度,具有较好的综合力学性能。这些差别主要归结于三层叠轧条件下较大的道次压下量和有效剪切变形。     

AZ91镁合金模拟累积叠轧过程中组织演化行为

采用Gleeble-3500热/力动态模拟试验机研究了AZ91镁合金在变形温度为250～400℃、应变速率为10-3～1 s-1条件下的热压缩变形行为。并在此基础上,采用Gleeble-3500模拟累积叠轧焊轧制方法,对其在累积叠轧焊(ARB)过程中的组织演变和晶粒细化的机制进行了研究。结果表明:AZ91镁合金在热压缩变形过程中,适宜的变形工艺为变形温度350～400℃、应变速率10-3～10-2 s-1。AZ91镁合金在变形温度350℃、应变速率0.01 s-1和变形量80%为工艺条件的累积叠轧焊过程中,晶粒在第一次轧制过程中明显细化,其机制发生了动态再结晶,在随后的叠轧过程中,晶粒细化程度有限,但组织均匀程度增加。     

累积叠轧法制备纳米晶AZ91板材的研究

通过热模拟为累积叠轧焊制备的AZ91镁合金板材确定了合适的轧制工艺.研究了AZ91在ARB过程中组织的演变规律和细化机制,也研究了超细晶AZ91工业化生产的ARB工艺和晶粒细化规律.     

LZ91/AA1050层状复合板材的显微组织及力学性能

利用累积叠轧焊制备了LZ91和AA1050相间隔的层状复合板材,采用拉伸机、光学显微镜、扫描电镜和X射线衍射仪研究了叠轧次数对该层状复合板材力学性能和显微组织的影响。结果表明,3次叠轧后两种板材层厚非常接近,LZ91层中的α相沿轧延力方向的平均粒径由2μm减小至0.3μm,叠轧晶粒细化效果不明显;随着叠轧次数增多,制备的LZ91/AA1050层状复合板材抗拉强度先增大后减小,3次叠轧材料抗拉强度、屈服强度和硬度(HV)最高,分别比未叠轧材料提高了42.11 MPa、71.93 MPa和16.5;累积叠轧LZ91/AA1050复合板材层间无新的金属间化合物生成。     

累积叠轧焊制备超细晶组织Mg-Al-Zn合金薄板

采用累积叠轧焊(ARB)工艺制备超细晶组织AZ31镁合金薄板.实验结果表明,进行3道次ARB变形后,AZ31板材晶粒显著细化,平均晶粒尺寸约1.3μm,呈等轴状,材料组织均匀,没有发现孪晶.采用EBSD技术观察组织演变和晶粒的取向差.ARB变形过程中的晶粒细化可归因于累积应变诱导的晶粒细化、累积应变强化回复和再结晶以及ARB变形过程中复杂的界面和剪切应变分布.     

轧制变形量及轧后退火对LZ91镁合金板材显微组织和耐腐蚀性能的影响（英文）

研究轧制变形量和轧后退火工艺对Mg-9Li-1Zn(LZ91)合金显微组织和耐腐蚀性能的影响。采用冷轧变形工艺制备轧制压下量分别为50%和75%的LZ91镁合金板材,然后在200℃下退火1 h。采用光学显微镜和扫描电子显微镜观察合金的显微组织,用X射线衍射仪测定合金中的相组成。结果表明,LZ91镁合金由α-Mg、β-Li和Mg-Li-Zn三元化合物(MgLi2Zn和MgLiZn相)组成。退火过程中β-Li相发生动态再结晶,合金晶粒细化。腐蚀试验表明:轧制变形和轧后退火能显著改善LZ91合金的耐腐蚀性能,75%冷轧退火LZ91镁合金具有最好的耐蚀性。     

累积叠轧Cu/Nb复合板材在形变与退火过程中的组织及性能演变

采用金相显微镜、SEM、抗拉强度及硬度测试等手段,对累积叠轧Cu/Nb复合板材的组织结构、断口形貌及力学性能进行研究,分析了累积叠轧、退火处理对Cu/Nb金属复合板材微观组织结构及室温拉伸断裂行为的影响作用。结果表明:累积叠轧使Cu/Nb复合板材的强度和硬度升高,退火使Cu/Nb复合板材的强度和硬度下降。当退火温度为300℃时,能使Cu/Nb复合板材强度和硬度分别下降至约240 MPa和75 HV。当退火温度提高时,Cu/Nb复合板材的硬度在70~80 HV的范围内波动。在试验温度范围内退火,Cu/Nb界面处也无Cu、Nb元素扩散。此外,增加焊合界面的轧制次数及退火处理有助于Cu/Nb复合板材焊合界面结合强度的提高。     

累积叠轧TC4合金制备超细晶组织的研究

通过累积叠轧技术进行TC4合金超细晶组织的制备,考察了TC4合金的热变形特点以及叠轧工艺窗口,研究了叠轧工艺参数和热处理制度对叠轧板材界面结合和微观组织的影响。结果表明：TC4合金的应力-应变曲线表现为动态回复特征,热模拟条件下在加热温度(≥700℃)和变形速率(≤0.1s-1)下能够实现强烈塑性变形。最终TC4合金进行叠轧界面的防氧化处理后,并在加热温度为720℃、轧制速度小于0.5m/s时,获得良好的界面结合和板材质量。累积叠轧变形过程是α/β协同变形和剪切变形综合作用的结果,组织中存在拉长的条带组织以及大量的剪切带。随着叠轧层数的增加,条带组织的间距逐渐变小同时剪切带组织逐渐增加,在叠轧16层(变形量为92.3%)后条带间距为200nm~500nm之间。热处理过程中随着加热温度的增加,溶质扩散和再结晶过程促进了界面结合并最终与基体保持一致,同时叠轧16层的TC4板材在加热温度700℃、保温时间60min的热处理过程中能够实现完全再结晶,获得晶粒尺寸为300nm~600nm的超细晶组织。     

累积叠轧焊AZ31镁合金微观组织和织构演变的EBSD研究

对AZ31镁合金热轧板在350℃进行了累积叠轧焊(ARB)变形,采用EBSD技术研究了AZ31镁合金的微观组织和织构演变.结果表明,ARB可以显著细化AZ31镁合金的晶粒组织,经过3道次变形后平均晶粒尺寸为2.18μm,后续的ARB变形使AZ31镁合金的微观组织更均匀,但晶粒不会再显著细化,说明存在临界ARB变形道次,使晶粒细化和晶粒长大之间达到动态平衡.AZ31镁合金在ARB变形过程中的晶粒细化机制为连续动态再结晶,尤其还观察到了旋转动态再结晶.动态再结晶的形变储存能来源于多道次累积的剧烈应变和沿厚度方向分布复杂的剪切变形.ARB变形过程中旋转动态再结晶和剪切变形使新晶粒c轴发生旋转,导致基面织构弱化.     

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.     

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.     

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.     

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.     

Ag-4Pd键合合金线性能和组织对键合强度的影响

利用扫描电镜、强度测试仪、热导率测试仪分析了Ag-4Pd和Ag-4Pd-0.5Ru键合合金线的性能及组织差异,研究了微量Ru元素对Ag-4Pd键合合金线球焊点尺寸、焊点形貌及键合强度的影响。结果表明:Ru元素的加入使Ag-4Pd键合合金线热导率由403 W/m?K降低到385 W/m?K,Ag-4Pd-0.5Ru键合合金线无空气焊球(free air ball)形状较Ag-4Pd键合合金线规则,提高了键合合金线焊点连接强度;Ag-4Pd键合合金线中的Ru元素使其热影响区长度由50μm减小至35μm,消除了由于热影响区长度过大导致的颈部微裂纹缺陷;Ag-4Pd键合合金线中的Ru元素细化了晶粒,增加了相同体积内不同取向的金属晶粒数目,改善了变形时的协同作用,降低了形变的不均匀性程度,获得了较规则的Ag-4Pd键合合金线球焊点形貌。     

Weld bonding of stainless steel

This paper presents a theoretical and experimental investigation of the weld bonding of stainless steels with the purpose of setting up the major technological parameters that are needed for its industrial implementation. Several commercial adhesives, with varying working times under different surface conditions are investigated for assembling standard test specimens.The numerical simulation of the process based on the commercial finite element program SORPAS is successfully utilized to help establish the most favourable welding parameters that allow spot-welding through the adhesives.The relative performance and quality of the resulting weld bonded joints is evaluated against alternative solutions based on adhesives or conventional spot-welding by means of macroetching observations, tension-shear tests and peel tests.