Cu/Al/Cu层状金属复合材料电子束焊接接头特征

研究了Cu/Al/Cu层状金属复合材料的电子束焊,对焊接接头的表面成形、微观组织、力学性能进行分析。结果表明,采用电子束焊可以实现Cu/Al/Cu层状金属复合材料的有效连接。不同金属层焊缝宽度明显不同,铝层焊缝宽度最大,且铝层金属大量进入顶部和底部的铜层焊缝中。各层母材和焊缝界面均出现了IMCs层,铝层主要是Al2Cu,铜层则主要是AlCu,Al2Cu。在焊缝中心生成大量的块状Al2Cu,均匀分布在α-Al和Al2Cu组成的共晶组织基体中。接头抗拉强度为44 MPa,断口呈现明显的脆性断裂特征,拉伸断裂位置于显微硬度最高的焊缝中心区。 创新点： (1)采用Cu/Al/Cu层状金属复合材料代替纯铜在工业领域的应用。 (2)采用电子束焊接技术实现Cu/Al/Cu三明治结构层状金属复合材料的焊接。     

Cu/Mo/Cu复合板界面变形及厚度配比

采用热轧+温轧方法制备Cu/Mo/Cu复合板,研究轧制工艺对复合板结合界面及组元厚度配比的影响。结果表明：经过轧制变形后,铜钼界面实现紧密结合且结合机制为齿状啮合,铜层外表面和靠近界面层的晶粒比中部细小;随着变形量的增加,铜层等轴状晶粒沿轧制方向被拉伸,界面结合效果明显改善,且由齿状变得较为平直。分析组元厚度配比,铜层变形量较钼层的大,随着总压下量的增加,组元压下率的差值减小,变形量逐渐趋于一致;首次提出了Cu/Mo/Cu三层复合板厚度配比的关系,为实际选择原料提供依据     

Cu/Mo/Cu轧制复合界面的结合特性

采用轧制方法制备Cu/Mo/Cu复合材料,利用金相显微镜、扫描电镜和电子拉伸机等研究Cu/Mo/Cu复合材料的界面结构、断裂特点和工艺参数对结合强度的影响。结果表明:轧制前经(750℃,8 min)热处理,道次变形量为55%,复合材料的界面结合紧密,最大剪切强度为77 MPa;钼层金属显微组织呈扁平纤维状,组织较为均匀,铜层金属的晶粒呈等轴状,由界面至表面晶粒逐渐增大,且分布很不均匀;复合机制为典型的裂口结合和机械啮合。     

熔覆Cu/Mo/Cu复合材料界面组织特征和结合特性

采用熔覆法制备Cu/Mo/Cu复合材料,利用金相显微镜对Cu/Mo/Cu复合材料的界面结构、显微组织进行研究,并通过扫描电镜分析了熔覆+轧制材料的断裂特点和界面结合特性。结果表明：熔覆复合界面平直且结合紧密;熔覆后钼层靠近界面的晶粒发生静态回复和再结晶,分布均匀呈等轴状,钼层中间位置的晶粒沿水平方向保持了原有的扁平状,铜层晶粒为粗大晶粒,大小不一且分布不均匀;铜层为韧性断裂,钼层发生分层断裂现象;剥离过程中材料沿着界面附近分层严重的钼层开裂,复合界面结合紧密。     

热处理对W-80Cu板材组织和性能的影响

本文研究了真空热处理对W-80Cu板材组织演变和性能的影响。采用扫描电镜(SEM)和透射电镜(TEM)观察了W-80Cu板材的微观结构和断口形貌,并对其电导率和力学性能进行了研究。结果表明,热处理后试样的电导率和延伸率均高于未热处理试样,而硬度和抗拉强度均低于未热处理的试样。在600℃下热处理1h,W-80Cu板材的电导率和延伸率最大,韧窝深而密,且分布均匀。W-80Cu板材的室温拉伸断裂方式主要是沿晶断裂和韧窝断裂的混合断裂。当热处理温度在800℃左右及以上,断裂韧窝变得深浅不一,大小也不均匀,局部出现断裂台阶和准解理断裂。当时间超过1h时,出现局部韧窝变大和铜的撕裂脊变长,这与铜晶粒的再结晶长大有关。在热处理过程中W-80Cu板材中的钨相没有明显变化,但试样中钨颗粒周围大量位错及材料中的晶界大大减少。纳米钨颗粒与铜基体之间存在良好的界面关系,这有利于材料强度的提高。     

电子封装用Cu/Mo/Cu复合材料的工艺研究

研究了浸涂助复剂（铝基合金）和室温轧制工艺对Cu／Mo／Cu复合界面结合强度的影响，简述了Cu／Mo／Cu复合板室温轧制成形工艺过程，详细分析了表面和界面清理、初道次轧制临界变形率及热处理工艺等因素对复合板结合强度的影响。实验结果得出，钼板浸涂Al—Mn—Zn—Sn合金助复剂后的热处理温度为800～850℃；初道次轧制变形率为45％最佳；复合轧制后合适的退火工艺为450℃，保温60min。     

热处理过程中W-80Cu板材组织及性能演变（英文）

研究了热处理对W-80Cu板材组织演变和性能的影响。采用扫描电镜(SEM)和透射电镜(TEM)观察了W-80Cu板材的微观结构和断口形貌,并对其电导率和力学性能进行了研究。结果表明,热处理后试样的电导率和延伸率均高于未热处理试样,而硬度和抗拉强度均低于未热处理的试样。在600℃下热处理1.0 h,W-80Cu板材的电导率和延伸率最大,韧窝深而密,且分布均匀。W-80Cu板材的室温拉伸断裂方式主要是沿晶断裂和韧窝断裂的混合断裂。当热处理温度在800℃左右及以上,断裂韧窝变得深浅不一,大小也不均匀,局部出现断裂台阶和准解理断裂。当时间超过1.0 h时,出现局部韧窝变大,铜的撕裂脊变长,这与铜晶粒的再结晶长大有关。在热处理过程中W-80Cu板材中的钨相没有明显变化,但试样中钨颗粒周围大量位错及材料中的晶界明显减少。纳米钨颗粒与铜基体之间存在良好的界面关系,这有利于材料强度的提高。     

SiC_P/Cu复合材料粉末注射成形

采用粉末注射成形技术制备出SiC颗粒增强Cu基复合材料,研究了注射成形工艺参数对注射件和烧结件性能的影响。结果表明,通过优化整个工艺参数,可以避免试样缺陷的形成。当注射压力为120 MPa、注射温度为180℃、注射速度为40 m/s时,试样成形性能良好;提高溶剂脱脂温度有利于提高脱脂率;采用较低的升温速率脱脂和烧结时,能避免产生气泡和变形等缺陷。     

机械表面处理对冷轧Cu/Al复合板结合过程和结合强度的影响

研究了机械表面处理(钢丝刷)对冷轧Cu/Al复合板结合过程和结合性能的影响.在冷轧复合工艺之前,对铜板和铝板的原始表面进行不同打磨方向的机械表面处理,分别为平行轧制方向打磨、垂直轧制方向打磨和90°交叉打磨.通过形貌观察,发现机械打磨后的铝板和铜板表面形成条带状脆性/硬化层,其方向与打磨方向一致.平行轧制方向打磨后铜板...     

基于分子动力学的Cu3Sn/Cu界面元素扩散行为数值模拟

文中采用修正的嵌入原子势函数(modified embedded atomic method, MEAM)的分子动力学模拟,研究了无铅焊点中Cu3Sn/Cu界面元素的扩散过程,对界面元素的扩散行为进行了分析计算,获得了界面各元素的扩散激活能,根据元素扩散的经验公式得出界面过渡区的厚度表达式. 结果表明, 扩散过程中主要是铜晶格中Cu原子向Cu3Sn晶格中扩散. 其中,铜晶格内原子以较慢的速率扩散,但可以深入Cu3Sn晶格内部,Cu3Sn中原子以较快的速率扩散,但难以进入铜晶格内部. 结合阿伦尼乌斯关系和爱因斯坦扩散定律,计算得到界面处铜晶格原子的扩散激活能为172.76 kJ/mol,界面处Cu3Sn晶格中Cu原子扩散激活能为52.48 kJ/mol,Sn原子扩散激活能为77.86 kJ/mol.     

Cu／Mo／Cu爆炸复合界面组织特征

用爆炸复合的方法,试制出了Cu/Mo/Cu板材。用光学显微镜和扫描电镜研究了其界面组织特征;并利用显微硬度考察了界面附近硬度及界面附近的形变特点。结果表明：Cu/Mo/Cu复合材具有波形结合面和平直结合面;波形界面存在熔区,其熔区的显微硬度高于Cu基体而低于Mo基体。     

A Novel Friction Stir Spot Riveting of Al/Cu Dissimilar Materials

In order to eliminate the disadvantages of the keyhole in conventional friction stir spot welding joint and attain the high-strength lap joint of Al/Cu dissimilar metals,a novel welding technique,named as friction stir spot riveting(FSSR),was proposed.A pinless tool and an extra filling stud were employed.The Al/Cu spot joints without keyhole defect were achieved by the FSSR.A Cu anchor-like structure was formed,which greatly increased the mechanical interlocking between the upper Al sheet and lower Cu sheet.The thin intermetallic compounds containing CuAl2 and CuAl at the Al/Cu interface strength-ened the joining interface between the Al sheet and the Cu stud.Increasing rotating velocity increased frictional heat and plastic deformation and then eliminated the interfacial joining defects.The FSSR joint with the maximum tensile shear load of 3.50 kN was achieved at a rotating velocity of 1800 rpm and a dwell time of 20 s,whose fracture path passed through the softened region of upper Al sheet.In summary,the novel FSSR technique has the advantages of strong mechanical interlock-ing and metallurgical bonding between dissimilar materials,thereby attaining the high-strength spot joint.     

Microstructure evolution,mechanical properties and tailoring of coefficient of thermal expansion for Cu/Mo/Cu clad sheets fabricated by hot rolling

The law of microstructure evolution and mechanical properties of hot roll bonded Cu/Mo/Cu clad sheets were systematically investigated and the theoretical prediction model of the coefficient of thermal expansion (CTE) of Cu/Mo/Cu clad sheets was established successfully. The results show that the deformation of Cu and Mo layers was gradually coherent with an increase in rolling reduction and temperature and excellent interface bonding was achieved under the condition of a large rolling reduction. The development of the microstructure and texture through the thickness of Cu and Mo layers was inhomogeneous. This phenomenon can be attributed to the friction between the roller and sheet surface and the uncoordinated deformation between Cu and Mo. The tensile strength of the clad sheets increased with increasing rolling reduction and the elongation was gradually decreased. The CTE of Cu/Mo/Cu clad sheets was related to the volume fraction of Mo. The finite element method can simulate the deformation and stress distribution during the thermal expansion process. The simulation result indicates that the terminal face of the clad sheets was sunken inward.     

Cu/Ag/石墨复合涂层电滑动摩擦磨损行为研究

运用等离子喷涂技术在C45E4基材上制备了Cu/Ag/石墨复合材料涂层。利用HST-100销-盘式摩擦磨损试验机,研究了不同电流强度对Cu/Ag/石墨复合材料涂层摩擦磨损行为的影响。利用场发射扫描电镜、能谱仪和X射线衍射技术对涂层结构、相组成、磨损形貌和磨屑进行了表征。涂层结构分析表明：Cu/Ag 合金形成了连续的导电通道而沉积的石墨颗粒具有明显的平行于基材的取向。随着电流从0增加到50A,复合材料涂层的磨损率随之增大,而且磨损率与施加的接触压力和滑动速度有紧密的联系。在本实验中,观察到在相同接触压力和滑动速度条件下,摩擦系数与电流强度几乎无关的现象。石墨转移膜和氧化物层是形成稳定滑动的主要因素。没有电流时,磨损机理主要是磨粒磨损,但随着电流的增强,电磨损变为滑动过程中复合材料的主要磨损机理。     

Feasibility study of electrical discharge machining for W/Cu composite

This study investigates the feasibility and optimization of electrical discharge machining for inspecting the machinability of W/Cu composites using the Taguchi method. W/Cu composites are a type of cooling material highly resistant to heat corrosion produced through powder metallurgy. As W/Cu composites are highly brittle, they are not suited to be machined of traditional machine manufacturing. This paper utilizes electrical discharge machining, which is thermal processing workpieces and not affected by mechanical properties of materials. This experiment utilizes the Taguchi method and L₁₈ orthogonal table to obtain the polarity, peak current, pulse duration, duty factor, rotary electrode rotational speed, and gap-load voltage in order to explore the material removal rate, electrode wear rate, and surface roughness. The influence of each variable and optimal processing parameter will be obtained through ANOVA analysis and verified through experimentation to improve the process. The final step is to study the surface integrities of W/Cu composite, such as surface profile and heat-affected zone, the energy distribution transferring phenomenon of W/Cu composite, and the discharge phenomenon of tungsten and copper elements with electrical discharge machining.     

钨铜材料电镀镍层常见缺陷分析及解决方法

就钨铜材料表面电镀镍层常见的孔洞、油污、鼓泡和腐蚀等缺陷进行了研究;采用扫描电镜和金相显微镜对缺陷形貌进了观察,并通过能谱分析对缺陷处元素组成进行了研究.研究结果表明:电镀层的孔洞是由于钨铜基材中存在较大孔洞造成的;油污是由于基材表面的针孔里残留有电镀液而引起的;鼓泡是由于钨铜基材表面存在氧化铝;腐蚀是因为电镀工艺不恰当引起的.还对不同缺陷提出了相应的解决方法.     

电铸制备TiB_2/Cu复合材料的性能

使用粒度约为3μm的导电陶瓷TiB_2颗粒作为铜基复合材料的增强相,在酸性硫酸铜溶液中用电铸方法制备TiB_2/Cu电火花加工用工具电极。用扫描电镜和金相显微镜观察其组织结构,用维氏硬度计测量硬度,用中性盐雾试验测量其耐腐蚀性,用电火花加工脆硬材料衡量其抗电蚀性。结果表明:电铸Cu与TiB_2/Cu晶粒平均直径分别为30,10μm,硬度分别为984,1235 MPa,腐蚀失重分别为47.8,40.3 mg;TiB_2颗粒的加入可显著细化晶粒,提高硬度、耐腐蚀性和抗电蚀性。     

镀铜石墨粉含量对铜-镀铜石墨复合材料组织与性能的影响

比较了用粉末冶金法制备的铜－镀铜石墨复合材料的显微组织与部分性能。结果表明，随镀铜石墨含量的增加，铜－镀铜石墨复合材料的密度和导性降低，但其组织中石墨分布更均匀，并且铜有利于构成三维网状，使该复合材料具有更好的导电性。