Sn对Mg合金阳极材料组织及电化学性能的影响(英文)

采用金相显微镜、X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)、结合能谱( EDS )研究了Sn对镁阳极材料显微组织、相结构、表面形貌及成分分布的影响;并通过恒电流法、动电位极化法、排水集气法等研究了该镁合金的腐蚀行为和电性能。结果表明:合金元素Sn、Pb的加入可以抑制棒状β-Mg17Al12相沿晶界析出,合金晶粒尺寸均匀,随着Sn含量的增大,颗粒相Mg2Sn增多;均匀化处理使大部分β-Mg17Al12相溶解,而残留Mg2Sn和Mg2Pb未溶相;Sn的加入可以提高镁合金自腐蚀电位,降低析氢率,当Sn含量为2wt%时,镁合金阳极的放电电压和电流效率最大。由于镁合金的"负差数效应"使得析氢率随电流密度的增大而增大,当电流密度为10mA/cm2时,电流效率最高,可达88%;腐蚀产物主要成分为Mg(OH)2、SnO2及MgSnO3,且疏松,易脱落,使镁合金阳极的工作电极电位负而且稳定,可促进电池反应深入进行。     

Effect of Sn on Microstructure and Electrochemical Properties of Mg Alloy Anode Materials

使用硼粉为硼源,硅和镍为催化剂反应成功制备出硼纳米线.硼纳米线的直径为50～100 nm,其长度为几微米.实验表明硅可以促进硼纳米线的生长.在纳米线的生长过程中使用Ni(NO3)2或NiSO4作为镍源,前者催化效率更高.此外,在硼纳米线生长前先合成NixBy催化剂,与同时加入反应物相比较,催化效果得到提高.     

锡碳复合负极材料的制备及电化学性能研究

以纳米二氧化锡和酚醛树脂为原料,借鉴模板法制备介孔炭的过程,根据碳热还原的原理制备纳米锡碳复合材料。运用X射线衍射,扫描电镜,循环伏安(CV)以及循环性能测试等手段对合成材料进行研究。结果表明,所得复合材料中锡颗粒粒径在100nm左右,其均匀分布于碳基体中所形成的较大孔隙中,该结构既能缓解充放电过程中锡颗粒的体积效应,又能增强电解液的浸润,利于锂离子的传导。锡含量为78.5%(质量分数,下同)的复合材料具有较好的综合性能:在200mA/g的电流密度下,首次放电容量达1070mAh/g,充放电效率为70%,30次循环后放电容量保持在560mAh/g,且倍率性能良好,当电流密度增大到1600mA/g时,材料依然保有440mAh/g的比容量。     

超声波振动对Sn2.5Ag0.7Cu0.1RE/Cu润湿性的影响

研究超声波功率、作用时间对Sn2.5Ag0.7Cu0.1 RE钎料在Cu板上的润湿过程.结果表明,超声波振动能够提高钎料合金的润湿性能.与不加超声波振动相比,在钎焊温度270℃,超声波振动功率88W、作用时间45 s的条件下,铺展面积提高了72.7％,润湿角降低了35.5％.同时,超声波振动促进了润湿过程Cu原子的扩散.     

功率超声对Cu/Sn体系溶解行为的影响

_{摘要: 本文采用浸没法研究了在523K、553K和573K的温度下有无超声作用Cu/Sn体系的溶解行为。实验发现超声波作用下Cu丝在熔融Sn中的溶解速率是无超声作用的6.79~24.106倍。结合有限元模拟的方法分别从超声波空化效应、微射流效应和声流效应等角度出发解释这一现象。研究结果表明,空化泡坍塌瞬间会在Cu/Sn界面的局部产生1500K左右的高温,不但提高了Cu在Sn液中的固溶度极限,而且使“微点”区域Cu发生熔化；微射流效应能减薄金属间化合物(IMC)层厚度和改变其形貌,增加了原子扩散的通道；声流效应会产生搅拌作用,将Cu/Sn固液界面前沿的溶质Cu原子不断推向Sn液内部,使溶质原子溶度一直低于饱和溶解度。综合以上各方面的因素使得超声波作用下固体Cu在Sn液中溶解量和溶解速率显著增大。}     

空位对Cu/Sn无铅焊点界面元素扩散的影响

界面柯肯达尔空洞形成的过程伴随着空位的形成与扩散,对空位行为的研究有利于深入理解界面扩散和空洞形成过程. 运用分子动力学方法模拟Cu/Cu₃Sn界面上空位对扩散的影响,计算空位形成能、扩散势垒及空位扩散激活能. 结果表明,相同条件下含空位的模型发生扩散的几率要高于不含空位的模型. 另外,计算表明铜晶体的空位形成能大于Cu₃Sn晶体中铜空位的形成能;Cu₃Sn晶格中不同晶位的Cu空位(Cu1空位和Cu2空位)的形成能比较接近,但均小于锡的空位形成能. 此外,对Cu/Cu₃Sn界面的空位扩散势垒及空位扩散激活能的计算结果表明,Sn原子的空位扩散激活能高于Cu原子.     

微量Ni对Sn2.5Ag0.7Cu钎料组织和性能的影响

研究微量Ni元素对Sn2.5Ag0.7Cu钎料显微组织和力学性能的影响。结果表明,Sn2.5Ag0.7Cu合金主要由β-Sn相、Ag3Sn相和Cu6Sn5相组成;添加微量的Ni元素后,可以有效地细化合金的内部组织,且共晶组织内部产生以Cu6Sn5相为基的(Cu,Ni)6Sn5相,或Ag3Sn相为基的(Ag,Ni)3Sn相。焊点界面主要为Cu基体、IMC层和钎料3个区域;随着钎焊时间的延长或钎焊温度的增加,IMC层在Cu基体侧较为光滑平坦,而钎料侧呈现扇贝状分布;钎焊接头的剪切强度都是呈先增大后减小趋势,在钎焊时间240 s和钎焊温度300℃达到最大值48 MPa。     

少量Ag对低Cu/Mg比的Al-Mg-Cu-Li合金组织与性能的影响

通过显微硬度测试、拉伸试验、能谱分析、SEM及TEM观察,研究了少量Ag对低Cu/Mg比的Al-Mg-Cu-Li合金微观组织与性能的影响.实验结果表明Ag的添加提高了该合金的硬度和强度,同时改善了其塑性,并延缓了过时效的发生.微观组织观察表明Ag的添加促进Z相的均匀弥散析出,同时抑制了s'相在缺陷处非均匀析出;并且Ag的添加还促使了时效初期合金中δ'相的细化和弥散分布,延缓了δ'相的长大.同时分析了析出相种类对合金塑性的影响.     

少量Ag对低Cu／Mg比的Al—Mg—Cu—Li合金组织与性能的影响

通过显微硬度测试、拉伸试验、能谱分析、SEM及TEM观察，研究了少量Ag对低Cu／Mg比的Al-Mg-Cu-Li合金微观组织与性能的影响。实验结果表明：Ag的添加提高了该合金的硬度和强度，同时改善了其塑性，并延缓了过时效的发生。微观组织观察表明：Ag的添加促进Z相的均匀弥散析出，同时抑制了S＇相在缺陷处非均匀析出；并且Ag的添加还促使了时效初期合金中δ’相的细化和弥散分布，延缓了δ’相的长大。同时分析了析出相种类对合金塑性的影响。     

少量Ag对低Cu/Mg比的Al-Mg-Cu-Li合金组织与性能的影响

通过显微硬度测试、拉伸试验、能谱分析、SEM及TEM观察,研究了少量Ag对低Cu/Mg比的Al-Mg-Cu-Li合金微观组织与性能的影响.实验结果表明:Ag的添加提高了该合金的硬度和强度,同时改善了其塑性,并延缓了过时效的发生.微观组织观察表明:Ag的添加促进Z相的均匀弥散析出,同时抑制了s'相在缺陷处非均匀析出;并且Ag的添加还促使了时效初期合金中δ'相的细化和弥散分布,延缓了δ'相的长大.同时分析了析出相种类对合金塑性的影响.     

SiC_P/Cu梯度复合材料的制备及性能研究

采用粉末冶金方法制备了SiCP/Cu均质复合材料及梯度复合材料,并对复合材料的显微组织、硬度、导电率和耐磨性进行了研究。结果表明:均质复合材料中SiC颗粒含量越多,导电率越小,耐磨性越好;梯度复合材料基体连续,组织及硬度呈梯度分布且其耐磨性优于基体Cu材料;磨损机理是微切削磨损和磨粒磨损的复合作用。     

纤维结构W/Cu触头材料电弧烧蚀性能的研究

研究了W／Cu系列触头材料的电弧烧蚀性能。在相同条件下，对粉末冶金W／Cu触头材料及纤维结构的W／Cu触头材料电弧烧蚀性能以及不同直径纤维结构的W／Cu触头材料电弧烧蚀性能进行了对比。研究发现细纤维结构的W／Cu触头材料抗电弧烧蚀性能最好。     

Influence of Cu Nanoparticles on Microstructure and Mechanical Properties of Sn0.7Ag0.5Cu-BiNi/Cu Solder Joint

The influence of Cu nanoparticles addition on microstructure and mechanical properties of Sn0.7Ag0.5Cu-BiNi/Cu solder joint after reflow and isothermal aging has been investigated in this study. Experimental results indicate that the addition of Cu nanoparticles suppresses the growth of intermetallic compound (IMC) layer at the interface after reflow and aging. Moreover, the bulk solder appears with refined microstructure after adding Cu nanoparticles. In addition, solder joints containing Cu nanoparticles display higher microhardness due to the dispersive distribution of Cu nanoparticles as well as the refined IMC particles. The addition of 0.1% Cu nanoparticles can improve the microhardness by 16% compared with the noncomposite. However, the existing porosity in the solder exerts a negative effect on microhardness and shear strength. The mechanism of porosity formation has been discussed in detail. Porosity increases markedly with increasing Cu nanoparticles proportion.     

Cu粉和Sn粉相界面扩散溶解层的研究

采用粉末烧结的方法制备出了Cu/Sn扩散溶解层;利用光学和电子显微镜观察了该扩散溶解层的形貌,用X射线衍射和能谱技术分析了该扩散溶解层的相组成;依据TFDC电子理论对Cu/Sn扩散溶解层的结构进行了讨论.研究发现,Cu粉和Sn粉在200℃,10 h的烧结过程中,Sn原子不断扩散进入到Cu晶体中,在Cu粉和Sn粉颗粒界面处,先后依次形成一定厚度的Cu6Sn5、Cu81Sn22、Cu39Sn11和Cu327.92Sn88.08金属间化合物扩散溶解层,该扩散溶解层的结构为Cu相、界面Cu/Cu327.92Sn88.08、Cu327.92Sn88.08相、界面Cu327.92Sn88.08/Cu39Sn11、Cu39Sn11相、界面Cu39Sn11/Cu81Sn22、Cu81Sn22相、界面Cu81Sn22/Cu6Sn5、Cu6Sn5相、界面Cu6Sn5/Sn;4种金属间化合物相呈"层"状分布.     

基体碳对C/CF/Cu复合材料的影响

采用树脂碳化和碳气相沉积相结合的方法制备了碳/碳纤维(C/CF)先驱丝,用压力浸渗凝固成型方法制备了碳/碳纤维/铜(C/CF/Cu)复合材料,借助于扫描电镜下复合材料界面和相分布观察以及显微硬度和滑动摩擦磨损测试,探讨了基体碳(树脂碳化碳和沉积碳)对C/CF/Cu复合材料成型、显微硬度及摩擦磨损的影响.结果表明,碳化和碳气相沉积处理的C/CF先驱丝相对致密并阻碍铜液的压力浸渗成型,但该先驱丝硬度高于碳化处理的C/CF先驱丝.碳化和碳气相沉积处理的C/CF/Cu复合材料滑动摩擦磨损耐磨性高于纯铜,而且滑动摩擦系数也高于纯铜.C/CF/Cu复合材料是一种具有摩阻功能的复合材料.     

后氧化处理对等离子喷涂陶瓷涂层性能的影响

用正交实验法研究了后氧化处理温度、时间对大气等离子喷涂(Al/Ni+Cr2O3)陶瓷涂层性能的影响,由此获得的优化工艺参数为500℃×4h.研究表明,温度是影响后氧化效果的主要因素,优化的后氧化处理能明显改善涂层性能气孔率减少,致密性改善,硬度提高7.4HR15N,结合强度提高20.39MPa.     

SiC_p/Cu梯度复合材料热疲劳性能研究

采用粉末冶金方法制备了4种SiC颗粒呈渐变分布的梯度复合材料,应用扫描电子显微镜、X射线衍射仪、自动显微硬度计等,研究了梯度复合材料的显微组织、硬度分布和热疲劳性能。结果表明,SiCp/Cu梯度复合材料基体连续,梯度层过渡均匀,显微组织及硬度呈梯度分布;梯度复合材料的SiC颗粒渐变过渡越均匀,梯度复合材料抗热疲劳性能越好。     

退火温度对轧制复合Cu/Mo/Cu电子封装材料性能的影响

研究了不同退火温度对轧制复合Cu／Mo／Cu电子封装材料性能的影响。结果表明退火温度对复合材科日刁剪切强度、轧向导电能力和厚度方向导热能力有显著影响，退火温度为850℃时，Cu／Mo／Cu电子封装材料的综合性能最好。     

Dissolution and precipitation kinetics of Cu6Sn5 intermetallics in Cu/Sn/Cu micro interconnects under temperature gradient

Multiple reflows are often required in 3D packaging. To elucidate the effect of temperature gradient during subsequent reflow on existing intermetallic compounds (IMCs), Cu₆Sn₅ IMC layers were initially formed in Cu/Sn/Cu micro interconnects. Upon subsequent reflow, synchrotron radiation real-time imaging technology was used to in situ study the dissolution and precipitation behavior of the pre-formed Cu₆Sn₅ under different temperature gradients. The pre-formed Cu₆Sn₅ IMC at the cold end continued to grow linearly with increasing aspect ratio, whereas that at the hot end dissolved linearly and then maintained a critical thin layer. The thick pre-formed Cu₆Sn₅ IMC at the hot end significantly hindered the dissolution of the neighboring Cu substrate until a dynamic equilibrium between chemical potential gradient and temperature gradient was satisfied. The thermomigration of Cu atoms from the hot end towards the cold end was responsible for the asymmetrical evolution of the interfacial Cu₆Sn₅ between the cold and hot ends. A theoretical model was proposed based on Cu diffusion flux to calculate the IMC thickness at the both ends as a function of reflow time and the equilibrium IMC thickness at the hot end under temperature gradient.     

Zn元素对Sn0.5Ag0.7Cu/Cu接头剪切性能和时效接头组织结构的影响

为了改善Sn0.5Ag0.7Cu/Cu接头组织结构和力学性能,通过在Sn0.5Ag0.7Cu钎料中添加Zn元素,以Sn0.5Ag0.7Cu-xZn (x=0, 0.1, 0.4, 0.7, 1)钎料合金对紫铜基板进行了熔钎焊试验,并对接头进行微观组织及力学性能分析. 结果表明,改变了接头结合界面处金属间化合物(intermetallic compound,IMC)组织结构,增强了接头剪切断裂的韧性断裂特征,提高了接头抗剪强度. 当Zn元素的加入量为0.4% (质量分数)时,接头抗剪强度达到最高的47.81 MPa. 添加Zn元素等温时效处理后,对接头中IMC层的生长有着抑制作用,并且随着时效温度的提高和时效时间的延长,脆性层Cu₅Zn₈会破碎直至消失,因此在改善接头结合界面处IMC组织性能的同时,不会改变其组成和结构.