紫铜感应钎焊接头组织及性能

以紫铜板材为对象,利用Sn-58Bi和Sn-0.7Cu钎料对紫铜进行感应钎焊实验,保温不同的时间,采用光学显微镜、显微硬度计、接合强度测试仪等方法对钎焊接头进行组织分析和性能测试。结果表明,利用Sn-58Bi和Sn-0.7Cu钎料和感应钎焊技术可以实现紫铜的连接。Sn-58Bi感应钎焊接头界面处均形成了一层薄而连续的金属间化合物Cu6Sn5。随着保温时间的增加,焊缝中富Bi相逐渐减少。Sn-0.7Cu钎料接头的显微硬度在保温时间为10 s时最大。随着保温时间的增加,金属间化合物层厚度逐渐增加,接头强度随之降低。     

不锈钢薄板搭接激光软钎焊接头组织与性能

采用激光对304不锈钢薄板搭接缝进行软钎焊,并对钎缝组织与力学性能进行了研究.工艺试验结果表明,当激光束倾角为60°和离焦量为300 mm时,能够有效降低激光束的热输入,实现304不锈钢薄板搭接缝的无变形钎焊,填缝深度可达5 mm,钎缝外观成形光滑、饱满,颜色与母材相近,无需涂装.钎焊接头分为不锈钢母材区、钎缝区、不锈钢母材区3个区域,钎缝区和母材区的边界清晰且明显,钎缝组织连续致密,无气孔、裂纹等缺陷.钎缝显微组织主要由黑色固溶体相、大菱形块状白色相和短棒状白色相组成,分析认为3种相分别为锡基固溶体相、SnSb相和Cu₆Sn₅相.钎料和母材之间形成约1～2μm金属化合物FeSn₂扩散层.钎缝的平均抗剪强度测试结果为39 MPa,能够满足不锈钢薄板搭接缝的工程应用.     

稀土元素对铝合金钎焊接头组织和性能的影响

稀土元素具有改善钎料润湿性、晶粒细化、改变组织分布状态、提高钎焊接头力学性能和耐腐蚀性能等优点,因此在钎料改性中的应用越来越广。文中以Y_2O_3的形式在AS-3钎料中加入了不同含量的稀土元素Y,并采用炉中钎焊的方法制备3A21铝合金钎焊接头。利用扫描电镜、点能谱分析、X射线衍射(XRD)以及剪切性能试验等试验手段研究了稀土对钎焊接头界面结构及剪切性能的影响。试验结果表明,采用AS-3钎料在钎焊温度600℃,保温时间8 min的条件下可获得性能良好的3A21钎焊接头,钎料中添加适量的稀土Y元素不改变钎焊接头相的组成,但可以优化钎料中心区的共晶组织,使脆性的共晶相的作用减弱,钎缝力学性能大幅提高。当钎料中Y_2O_3质量分数为0.3%时,3A21钎焊接头的抗剪强度最高,达到105.1 MPa。     

Cf/SiC复合材料与304不锈钢钎焊接头组织与性能

采用Ti-Zr-Be活性钎料作为连接层,在一定工艺参数下真空钎焊C_f/SiC复合材料和304不锈钢.利用SEM,EDS,XRD和俄歇谱仪分析接头微观组织结构,利用剪切试验检测接头力学性能,分析了工艺参数对接头抗剪强度的影响.结果表明,在复合材料附近形成ZrC+TiC+Be₂C/Ti-Si反应层,连接层中主要包含FeZr₂,锆基固溶体,BeTi,Ti-Zr固溶体等反应产物,304不锈钢附近形成FeTi/αFe反应层.在连接温度为950℃,连接时间为60min时,接头室温抗剪强度最高为109.3 MPa,断裂位置为C_f/SiC复合材料与中间层连接界面靠近复合材料端.     

TC4钛合金钎焊接头的组织与性能

采用Ti-37.5Zr-15Cu-10Ni钎料对TC4钛合金进行了钎焊,钎焊温度为900 ℃,保温时间分别为30、60和90 min。结果表明,在900 ℃时该钎料可润湿TC4母材,润湿角平均值为16.7°。保温时间为90 min时,钎焊界面中心处钎料元素已扩散得较充分,与钎料合金成分相比,Zr元素由37.5%降低至1.79%,Cu和Ni元素分别由15%和10%降低至1.66%和1.64%。TC4钛合金钎焊试样的室温抗拉强度平均值为1007.6 MPa,多数试样断于母材,属于微孔聚合机制导致的断裂失效。     

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.     

TC4/TNM钎焊接头界面组织及性能

采用Ti-25.65Zr-13.3Cu-12.35Ni-3Co-2Mo(wt.%)非晶箔带钎料在900 ℃~1020 ℃/10 min工艺下真空钎焊连接TC4和TNM合金,并系统研究了TC4/TNM钎焊接头的界面组织和形成机理以及钎焊温度对界面组织和剪切强度的影响规律。结果表明：钎焊温度900～980 ℃时接头的组织为TC4/细小网篮状(α+β)-Ti/γ-(Ti,Zr)2(Cu,Ni) + α-Ti/Ti3Al/TNM,随钎焊温度升高,钎缝中硬脆的γ相减少、韧性的α-Ti增加。钎焊温度1000 ℃和1020 ℃时,接头的界面反应层由三层演变成两层且对应的物相分别是韧性差的粗针状(α+β)-Ti和Ti3Al,粗针状(α+β)-Ti随温度升高进一步粗化。钎焊接头剪切强度随温度升高先增加后减小,钎焊温度980 ℃时剪切强度达到最大值494.83 MPa。剪切测试的钎焊接头均脆性断裂于TNM侧的钎缝中。     

Ni对SnAgCuRE钎料及其钎焊接头性能的影响

以商用Sn3.8Ag0.7Cu为参照系,研究了Ni对Sn2.5Ag0.7Cu0.1 RE钎料合金及其钎焊接头性能的影响。研究结果表明,添加0.05%(质量分数)Ni能在不降低Sn2.5Ag0.7Cu0.1RE钎料合金抗拉强度的同时显著提高其伸长率,是商用Sn3.8Ag0.7Cu的1.4倍;相应地钎焊接头的蠕变断裂寿命最长,为未添加Ni时的13.3倍,远高于现行商用Sn3.8Ag0.7Cu的,满足微电子连接高强韧高可靠性无铅钎料合金系的需求。     

钎料的填缝性能对钎焊接头性能的影响

钎料应具有良好的填缝性能,并能充分填满钎缝间隙。若钎料不能填满钎缝间隙,将造成未钎透缺陷。同时,多余的钎料将聚集在钎角处,可能使母材表面出现溶蚀缺陷。此外,液态钎料是靠毛细作     

两种钎料对不锈钢钎焊接头组织和力学性能的影响

采用四号锰基钎料真空钎焊2Cr13不锈钢,研究了钎焊温度对其接头组织和室温及高温剪切强度的影响,并与Ni-Cr-P钎料钎焊不锈钢接头进行了对比.结果表明:四号锰基钎料钎焊接头组织由Mn-Ni基的单相Mn-Ni-Cu-Fe-Cr-Co固溶体组成,接头室温剪切强度随着钎焊温度的升高逐渐增加;Ni-Cr-P钎料钎焊接头组织由Ni-Fe基固溶体和Ni(Cr,Fe)-P化合物组成,接头室温剪切强度低于四号锰基钎料钎焊接头的室温剪切强度.当测试温度超过500℃时,Ni-Cr-P钎料钎焊接头的高温剪切强度降低幅度不大,四号锰基钎料钎焊接头降低明显,但仍高于Ni-Cr-P钎料钎焊接头的高温剪切强度.     

Sn-0.3Ag-0.7Cu-xNd钎料显微组织及性能

研究了稀土元素Nd的添加量对超低银无铅钎料Sn-0.3Ag-0.7Cu的润湿性能、显微组织和力学性能的影响.结果表明,微量Nd元素的加入可以显著改善Sn-0.3Ag-0.7Cu超低银无铅钎料的润湿性能和焊点的力学性能,并且能够起到细化基体组织的作用.当钎料中Nd元素的质量分数达到0.1%时,钎料的综合性能最佳,基体组织最为均匀细化.虽然Ag元素含量的降低使钎料的性能有所下降,但是加入适量Nd元素后钎料的润湿性能已接近传统Sn-3.8Ag-0.7Cu钎料.     

磷含量对Sn-2.5Ag-2.0Ni/Ni(P)钎焊接头组织及剪切强度的影响

而后者主要是Ni向焊料中扩散使得基体和镀层之间形成了孔洞,从而导致SiCp/Al复合材料与Ni(P)镀层结合力的迅速降低.     

纳米锑掺杂对回流焊Sn-3.0Ag-0.5Cu-xSb焊点界面IMC生长的影响机理

研究了纳米锑掺杂对回流焊过程中Sn-3.0Ag-0.5Cu-xSb(x=0,0.2%,1.0%和2.0%)焊点界面金属间化合物(IMC)生长动力学的影响.借助扫描电镜(SEM)观察了焊点的微观结构,利用X射线能谱分析(EDX)及X射线衍射谱仪(XRD)确定了IMC的相和成分.结果表明,部分纳米锑颗粒溶解在富锡相中形成SnSb二元相,部分纳米锑颗粒溶解在Ag₃Sn相中形成Ag₃Sb相,剩余部分沉降在界面Cu₆Sn₅金属间化合物层表面.随着纳米锑含量的增加,IMC厚度减小.当纳米锑的含量为1.0%时,IMC厚度最小.通过曲线拟合,确定出界面IMC层生长指数和扩散系数.结果表明,IMC层生长指数和扩散系数均随着纳米锑含量的增加而减小.当纳米锑的含量为1.0%,IMC层生长指数和扩散系数均有最小值,分别为0.326和10.31×10^-10 cm²/s.由热力学相图和吸附理论可知,Sn,Sb元素之间易形成SnSb化合物,引起Sn元素的活性、Cu-Sn金属间化合物形成的驱动力和界面自由能下降,从而导致Cu₆Sn₅金属间化合物生长速率下降,抑制IMC生长.     

Nd对Sn-0.7Cu-0.05Ni焊点组织与力学性能的影响

研究了添加微量稀土元素Nd对Sn-0.7Cu-0.05Ni/Cu无铅焊点再流焊和150 ℃时效条件下焊点界面组织与力学性能的影响. 结果表明,添加适量Nd(质量分数为0.06%)可以优化焊点界面组织,减缓时效过程中Sn-0.7Cu-0.05Ni/Cu界面化合物的生长速率,提高焊点力学性能,增强焊点的可靠性. 时效过程中,添加了0.06%Nd的Sn-0.7Cu-0.05Ni钎料焊点的剪切力始终保持最大,在时效1 440 h后,Sn-0.7Cu-0.05Ni-0.06Nd/Cu焊点的剪切力相比未添加稀土的Sn-0.7Cu-0.05Ni钎料提高了31.9%.     

Ni包WC含量对激光熔覆Ni45/Ni-WC复合涂层显微组织与性能的影响

利用光纤激光器在Q235钢上激光熔覆Ni包WC粉末增强Ni45合金涂层,系统研究了不同Ni包WC含量下熔覆层组织形貌、稀释率和显微硬度的变化规律。结果表明:WC颗粒受到激光辐照会发生熔解,并与周围元素相互作用形成低熔点共晶。随着Ni包WC含量的增加,熔覆层的稀释率逐渐增大,且熔覆层γ-Ni枝晶持续增多且细化。随着Ni包WC含量的增加,熔覆层的平均显微硬度也逐渐增加,当未添加Ni包WC时,熔覆层显微硬度约为基体的3倍;当Ni包WC质量分数增加到30%时,熔覆层平均显微硬度可达到基体的4倍。     

热循环对Sn-58Bi-xCNTs/Cu钎焊接头微观组织与力学性能的影响

研究了热循环对Cu/Sn-58Bi/Cu和Cu/Sn-58Bi-0.03CNTs/Cu接头的微观组织、界面金属间化合物(Intermetallic Compound,IMC)形貌、厚度变化及焊点抗拉强度和拉伸断口形貌的影响规律。结果表明,随着热循环周次的增加,钎料微观组织均出现了粗化现象,且在同一热循环条件下,Cu/Sn-58Bi-0.03CNTs/Cu接头组织较为细小;焊点界面IMC层厚度均随热循环周次的增加而出现不断增厚的趋势,且石墨化多壁碳纳米管(CNTs)颗粒增强Sn-58Bi复合钎料焊点界面IMC层长大的趋势较为缓慢;热循环周次增加,接头的抗拉强度均呈现下降趋势;热循环处理后的Cu/Sn-58Bi/Cu焊点和Sn-58Bi-0.03CNTs/Cu焊点拉伸断口形貌主要由韧窝和少量解理面组成,Cu/Sn-58Bi/Cu焊点的断裂机制从韧性断裂转变为韧-脆混合断裂模式,Sn-58Bi-0.03CNTs/Cu焊点的断裂机制均为韧性断裂。     

Sn-9Zn-xPr钎料钎焊性能及显微组织

研究了稀土元素Pr的添加量对Sn-9Zn无铅钎料的润湿性能、显微组织和焊点力学性能的影响.结果表明,镨的加入不仅改善了钎料的润湿性能和抗氧化性能,而且细化了钎料基体中的富锌相,使得界面组织更为稳定,有利于焊点可靠性的改善;Sn-9Zn无铅钎料中镨的添加量为质量分数0.08%时,钎料的润湿性能最佳,综合性能最好;当镨的添...     

Interfacial microstructure and properties of Sn-0.7Cu-0.05Ni/Cu solder joint with rare earth Nd addition

Interfacial microstructure and properties of Sn-0.7Cu-0.05Ni/Cu solder joints with trace amounts Nd additions have been investigated in this paper. The evolution of interfacial morphology of SCN solder joints with and without the presence of Nd under long-term room ambience was also studied. The greatest improvement to the solderability and tensile strength of SCN-xNd are obtained at 0.05 wt.% Nd. Meanwhile, the morphology and growth of interfacial intermetallic (IMC) layer are greatly improved by adding Nd, and the propensity for IMC spalling from the interface of solder joint is definitely reduced with the presence of rare earth Nd, since the sponge-like structure was completely inhibited in the solder joint containing Nd. In addition, a significant amount of Sn whiskers were present on the surface of NdSn₃ phases in the SCN0.15Nd/Cu solder joints, and the reason for this phenomenon has been briefly discussed.     

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。     

Effect of cooling and aging on microstructure and mechanical properties of Sn－9Zn solder

The microstructure and tensile properties of Sn-9Zn solder under different cooling and aging condition were studied.During solidification, the distribution of Zn-rich phases and grain size in the microstructure of Sn-9Zn solder were decided by the cooling rate.The Zn-rich phase in Sn-9Zn solder under furnace cooling, air cooling and water cooling media was separately existed as coarsen dendritic and needle like shape, fine needle like shape and very fine rod-like shape, respectively.After aging, the coarsen dendritic was broken and the coarsen needle like Zn-rich phase was partly changed into fine distribution of Zn-rich phase for Sn-9Zn solder with furnace cooling, and the rod-like Zn phase in the Sn-9Zn solder under water cooling was changed to conglomerated Zn with needle shape.During tensile testing on Sn-9Zn solder, tensile strength and ductility reached the best with water cooling, but decreased with aging effect.Meanwhile, the ductility of solder with air cooling and the strength of solder with furnace cooling increased with aging.The fracture mode was ductile and was independent of cooling media and aging effect.The size and depth of dimples decreased from water, furnace to air cooling.After aging, number and size of dimples increased on the solder with furnace cooling and air cooling.The change on the size of dimples for the Sn-9Zn solder under different cooling condition and with aging effect was accordance to the tensile properties.