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。     

加载速率对Al膜纳米压入蠕变性能的影响

纳米压入仪对Si片上晶Al膜进行的压入蠕变实验表明,加载方式对Al膜的蠕变性能有明显影响.随加载速率和载荷的增大, Al膜的总蠕变量和应力指数均有较大升高 且蠕变初期可能存在异常高蠕变率.分析认为这与是加载过程中未及发生的塑性变形的持续释放有关.对于确定的薄膜材荆及组织结构,加载过程中积攒的塑性变形量及其释放速率将影响不同加载条件下的总蠕变量和应力指数.     

加载速率对Al膜纳米压人蠕变性能的影响

纳米压入仪对Si片上多晶Al膜进行的压入蠕变实验表明，加载方式对Al膜的蠕变性能有明显影响随加载速率和载荷的增大，Al膜的总蠕变量和应力指数均有较大升高．且蠕变初期可能存在异常高蠕变率．分析认为这与是加载过程中未及发生的塑性变形的持续释放有关．对于确定的薄膜材料及组织结构，加载过程中积攒的塑性变形量及其释放速率将影响不同加载条件下的总蠕变量和应力指数。     

晶粒尺寸与保载载荷对Cu膜纳米压入蠕变性能的影响

利用纳米压入仪对Si片上的多晶Cu膜进行压入蠕变研究．实验结果显示晶粒尺寸大于200nm时,应力指数对晶粒尺寸不敏感．当晶粒尺寸小于200nm时,因压头底部更多的晶粒参与变形,应力指数随晶粒尺寸的降低而增大．认为薄膜材料存在一个对应力指数不敏感的最小If缶界晶粒尺寸ιc,Cu膜的应力指数随保载载荷增大而增大,其主要原因在于高载荷下位错强化机制使蠕变率降低。     

AZ81镁合金压入蠕变性能

采用自制装置对AZ81镁合金进行压入蠕变实验,通过建立稳态压入蠕变本构模型分析合金的蠕变机制,利用扫描电镜(SEM)和X射线衍射(XRD)等方法研究合金蠕变前后的组织和成分。结果表明:压铸AZ81合金在稳态蠕变阶段的应力指数n为2.08,蠕变激活能QC为87.26 kJ/mol;蠕变诱导β相首先由非连续方式析出,到达一定程度后连续析出;沿晶界析出的β相导致合金抗蠕变性能降低;蠕变温度越高,基体和析出相的晶粒尺寸越大;压铸AZ81合金的压入蠕变机制为晶界扩散主导的位错交滑移运动。     

Sn-3.5Ag-2Bi-0.7Cu无铅焊料压入蠕变性能的研究

对Sn-3.5Ag-2Bi-0.7Cu无铅焊料在温度为50～100 ℃,应力为16.7～43.2 MPa条件下的压入蠕变性能进行研究.得到压入蠕变的应力指数n=3.181、蠕变激活能Q=59.189 kJ/mol、材料的结构常数A=0.423.获得Sn-3.5Ag-2Bi-0.7Cu无铅焊料稳态压入蠕变速率本构方程:(ε)=0.423σ3.181exp(-59189/RT).随着温度和应力的增加,Sn-3.5Ag-2Bi-0.7Cu无铅焊料的压入蠕变速率明显增加,蠕变后Ag3Sn、Cu6Sn5相明显变粗变短.Ag3Sn和Cu6Sn5可强化基体,提高(-Sn基体的抗压入蠕变性能.     

AE42和Mg-Al-RE-Ca合金的压入抗蠕变性能

用压入蠕变的方法研究了AE42合金和在AE41合金中加入0．4％-1．2％Ca的（质量分数，下同）Mg-Al-RE-Ca合金的抗蠕变性能，并利用光学显微镜，XRD和SEM（带EDS）对合金蠕变前后的组织结构进行了分析。结果表明：随着Ca添加量的提高，Mg-Al-RE-Ca合金的压入抗蠕变性能也不断提高，Mg-Al-RE-Ca合金在150℃和175℃时的压入抗蠕变性能优于AE42合金。压入蠕变前后的组织结构分析表明：AE42合金中Al11Nd3相在高温下不稳定会分解，造成抗蠕变性能下降：而在稀土含量相对少的Mg-Al-RE-Ca合金中，形成热稳定性好的Al2Ca，改善了合金的抗蠕变性能。     

Sn-3.5Ag-2Bi-1.5In无铅焊料压入蠕变性能的研究

研究得出了Sn-3.5Ag-2Bi-1.5In无铅焊料压入蠕变的应力指数n=3.246,蠕变激活能Q=59.74kJ/mol和材料的结构常数A=0.307,从而导出了Sn-3.5Ag-2Bi-1.5In无铅焊料的压入蠕变的稳态蠕变速率的本构方程■=0.307σ3.246exp(-59740/RT)。与此同时还绘制出了压入蠕变的位移量与加载时间变化关系的曲线和压入蠕变速率图,总结了Sn-3.5Ag-2Bi-1.5In无铅焊料的压入蠕变随温度和应力的变化规律。通过对其蠕变前后的微观结构和组织的变化分析,探讨了蠕变塑性变形机制。     

AE42合金的抗压入蠕变性能

采用自制实验装置对Mg-Al-2RE(AE42)合金进行压入蠕变实验,利用带能谱(EDS)的扫描电镜(SEM)和X射线衍射(XRD)分析合金蠕变前后的组织和成分的演化.结果表明:随温度或应力的增加,AE42合金的压入蠕变速率和第一阶段的蠕变量逐渐增加;合金在压入状态下的蠕变应力指数和蠕变激活能的均值分别为3.06和72.4 kJ/mol;压入条件下AE42合金的稳态蠕变速率由晶界扩散主导的位错粘滞性滑移控制;铸态AE42合金由α-Mg基体、针状Al11La3和少量颗粒状Al2La组成;固溶处理8 h后,合金中的β-Mg17Al12相溶入α-Mg基体,合金的硬度上升;固溶24 h后,晶粒得到粗化,合金的硬度和抗蠕变性能均下降;固溶处理后再人工时效24 h,晶粒略有细化,但大量β-Mg17Al12相沿晶界不连续析出,合金的硬度和抗蠕变性能进一步下降.     

Sn-3.5Ag-2Bi无铅焊料的压入蠕变性能

测试了Sn-3．5Ag-2Bi无铅焊料的压入蠕变应力指数n、蠕变激活能Q及其结构常数A,推导了压入蠕变稳态蠕变速率的本构方程,总结了压入蠕变随温度和应力的变化规律以及蠕变塑性变形机制,并初步探讨提高Sn-3．5Ag-2Bi无铅焊料抗蠕变性能的有效途径。结果表明：Sn-3．5Ag-2Bi无铅焊料的应力指数（n）为3．304、蠕变激活能（Q）为61．181kJ／mol,材料的结构常数（A）为0．679;并得出压入蠕变稳态蠕变速率的本构方程：压入蠕变的位移量随温度的升高和应力的增加有规律地变大：通过分析其蠕变前后的微观结构和组织的变化,认为Sn-3．5Ag-2Bi无铅焊料蠕变塑性变形机制主要由位错滑移和位错攀移共同控制。     

纳米压痕法测量锌铝钎料的室温蠕变应力指数

利用纳米压痕技术,采用恒加载速率法,研究了Zn-22Al和Zn-22Al-0.03Ti钎料的室温蠕变行为,并对相关数据进行了测量和计算.结果表明,室温时任一载荷条件下保载时,钎料均发生了明显的蠕变行为.其中Zn-22Al-0.03Ti钎料的压入深度和蠕变位移均小于Zn-22Al钎料,最大差值分别为15.68％和26.87％.相同保载时间不同载荷保载时,两种钎料的蠕变位移均有较大差异.通过拟合计算分别获得了两种钎料室温时的蠕变应力指数,Zn-22Al-0.03Ti较Zn-22Al提高了35.79％.分析认为,Ti元素的添加导致了Zn-22Al钎料晶粒的细化,从而产生了更多的晶界是导致钎料室温抗蠕变能力提高的主要原因.     

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.     

加载速率和峰值载荷对DD407镍基单晶高温合金纳米压痕蠕变行为的影响

在加载速率500～6000 uN/s和峰值载荷4000～12000 uN的条件下进行纳米压痕蠕变实验,研究DD407镍基单晶高温合金在室温下的蠕变行为.结果表明:DD407镍基单晶高温合金具有良好的蠕变抗力性能,但其蠕变性能对加载速率和峰值载荷敏感.依据Findley模型,得到拟合的蠕变参数随着加载速率和峰值载荷的增加...     

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。     

低银SnAgCuBi-xNi/Cu焊点塑性及蠕变性能

借助纳米压痕方法,基于压痕做功和压痕蠕变的原理,对SnAgCuBi-xNi/Cu(x=0,0.05,0.1,0.15,0.2)低银焊点的塑性和抗蠕变性能进行了研究.结果表明,在SnAgCuBi-xNi/Cu焊点中,Ni元素含量为0.05%和1%,焊点的硬度和塑性提高,抗蠕变性能变化不明显,Ni元素含量为0.15%和0.2%,焊点的硬度和抗蠕变性能提高,但焊点塑性下降.Ni元素的添加有利于提高SnAgCuBi/Cu焊点的高温稳定性.在150℃下经400 h老化,焊点的抗蠕变性能随着Ni元素含量的增加而增强,含镍焊点的硬度均高于SnAgCuBi/Cu焊点,Ni元素含量为0.1%的焊点塑性最好.     

纳米压痕法测量Ti6Al4V钛合金室温蠕变应力指数

主要通过恒加载速率纳米压痕法的保载阶段测量了Ti6Al4V钛合金在室温下的蠕变应力指数n。通过给金刚石Berkovich压头施加不同的加载速率使其达到不同的最大载荷,观察加载速率和最大载荷对实验结果的影响。在最大载荷下,给压头保载5 min,通过保载过程中材料的压痕应变率和硬度之间的关系得到了该材料在常温下的蠕变应力指数n。结果表明,在特定范围内加载速率和最大载荷的变化对实验结果的影响微乎其微,可以忽略不计。最终测得Ti6Al4V钛合金在室温下蠕变应力指数的分布范围为7.0513~7.216。     

Fe-Co-B-Si-Nb-Cr块体非晶合金在纳米压痕过程中的变形行为

利用纳米压痕技术研究直径为3 mm的{[(Fe0.6Co0.4)0.75B0.2Si0.05]0.96Nb0.04}96Cr4块体非晶合金的变形行为以及加载速率对其塑性变形行为的影响规律.结果表明:该块体非晶合金在低加载速率下表现出显著的锯齿流变,而在高的加载速率下表现为连续的塑性变形;在纳米压痕过程中,该块体非晶合金出现室温蠕变现象,且其硬度值随着加载速率的增大而减小.     

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.