塑料封装球栅阵列器件焊点的可靠性

对比了充胶和未充胶塑料封装球栅阵列(PBGA)器件在-40 ℃～125 ℃温度循环条件下的热疲劳寿命,采用光学显微镜研究了失效样品焊点的失效机制,并分析了充胶提高器件热疲劳寿命的机制.实验发现底充胶可使PBGA样品的寿命从500周提高到2000周以上,失效样品裂纹最先萌生于最外侧焊球中近硅芯片界面外边缘处,界面处焊料组织粗化及界面脆性金属间化合物Ni3Sn2和NiSn3相的生成均促使裂纹沿该界面从焊球边缘向中心扩展.PBGA焊点界面处裂纹的萌生和扩展是该处应力应变集中、焊料组织粗化以及生成脆性金属间化合物等各种金属学和力学因素共同作用的结果.     

热冲击条件下倒装组装微焊点的可靠性——裂纹生长机理

研究热冲击条件下细间距倒装微焊点的裂纹萌生及扩展,通过观察裂纹生长路径,并结合累积塑性应变能密度及应变在焊点上的分布,分析裂纹的生长机理. 结果表明,裂纹形成在微焊点外侧,位于镍焊盘界面IMC与焊料基体之间的界面上;随着循环次数的增加,裂纹进入镍焊盘附近的焊料基体中,沿着焊盘平行的方向扩展,累积塑性应变能密度及应变在微焊点上的分布与裂纹扩展方向一致. 对裂纹生长机理探讨可知,IMC与微焊点之间的界面处于双重应力集中状态,因此裂纹易在微焊点及IMC之间的界面上萌生;随着循环次数的增加,焊料基体的塑性变形增加,高塑性的焊料区域为裂纹扩展提供了条件.     

BGA无铅焊点在跌落冲击载荷下的失效模式与机理

通过PCB组件跌落试验,探究了BGA封装的失效模式和失效机理;分析了焊球中裂纹的产生机理及扩展特点.结果表明,BGA封装失效的主要原因是焊球裂纹和PCB结构性断裂.焊球裂纹主要有两种,分别位于焊球顶部和根部,且产生机理不同.焊球顶部由于重力导致局部钎料不足而使焊球与阻焊膜之间产生间隙,进而形成裂纹;焊球根部则是由于残留助焊剂与焊球和阻焊膜之间存在间隙,在载荷作用下形成裂纹.裂纹的扩展与裂纹源的初始位置、方向及应力情况有关,焊盘与焊球的相对位置对裂纹的扩展有重要影响.     

7A04铝合金球铰失效分析

7A04铝合金球铰在疲劳试验过程中发生断裂失效。通过对失效件断口的宏微观形貌观察、能谱分析以及有限元模拟计算等,分析了7A04铝合金球铰疲劳裂纹形成原因及其失效机制。结果表明,疲劳裂纹萌生于气孔、氧化夹杂物等冶金缺陷位置,并在后续起桥接连通作用进一步加速裂纹扩展,造成试件断裂失效。     

304不锈钢钎焊板翅结构疲劳断裂机理分析

对304不锈钢板翅结构进行疲劳试验,分析疲劳断裂机理.疲劳裂纹从上钎角萌生,然后向翅片扩展,最终导致失效.在钎焊过程中,钎角处生成了较多的脆性化合物,且钎角处应力高度集中,使得裂纹从钎角萌生.疲劳裂纹的扩展经历了4个阶段:(1)裂纹在循环载荷作用下,在钎角脆性化合物启裂;(2)裂纹启裂后,在循环载荷作用下,沿钎角扩展;(3)裂纹跨越钎角和固溶体组织的界面,沿固溶体组织扩展;(4)裂纹跨越翅片和固溶体的界面,进入翅片区域扩展,直至完全断裂.     

涂层厚度对再制造零件失效形式的影响

目的研究不同厚度涂层的再制造零件在弯曲疲劳情况下的失效形式。方法利用电弧喷涂对零件进行再制造处理,并进行四点弯曲疲劳实验,利用扫描电镜对不同厚度涂层的再制造零件断口形貌进行观察,研究不同厚度涂层的疲劳裂纹萌生、扩展以及断裂方式。结果疲劳裂纹萌生形式主要为多源疲劳失效,在疲劳裂纹的扩展过程中,不同平面内扩展的裂纹相交,形成了台阶形貌。当涂层厚度为100、200μm时,裂纹主要萌生于四点弯曲实验中应力最集中的部位,萌生于涂层和基体之间,并逐渐地向涂层和基体扩展,直至试样断裂。而涂层厚度为300、400μm时,裂纹萌生部位主要集中于四点弯曲疲劳试验中应力最大部位的两侧,并呈对称式分布,裂纹在界面处连接,使得涂层和基体产生分层现象,之后分层部位处裂纹沿着基体方向扩展,直至试样断裂。结论涂层厚度不同,整个系统的失效模式也不同。对于较薄的涂层,裂纹模式主要为垂直于涂层-基体界面的裂纹,此时拉伸失效占主导。对于较厚的涂层,界面裂纹为主要的裂纹模式,此时剪切失效占主导。     

基于内聚力单元与XFEM的热障涂层失效分析

为了更好的理解热障涂层的失效机理,文中运用ABAQUS有限元软件来分析热障涂层的失效情况,使用内聚力单元和扩展有限元（XFEM）两种方法研究热障涂层TGO界面开裂与陶瓷涂层（TC）和氧化层（TGO）内随机裂纹的萌生与扩展,研究竖直裂纹与水平裂纹的关系.结果表明,热障涂层TGO界面的开裂首先出现在TGO/TBC波谷处.陶瓷涂层和氧化层内随机裂纹的萌生同样发生在TGO/TBC波谷处.竖直裂纹的存在可以抑制水平裂纹的萌生与扩展,且其在TGO/TBC波谷处的扩展长度比在TGO/TBC波峰处的扩展长度更长,说明TGO/TBC波谷区域是个危险区域,在此区域容易引发裂纹的萌生与扩展.     

钛合金层状复合结构裂纹扩展性能研究

为了研究钛合金扩散连接层状复合结构的裂纹扩展特性,进行了钛合金原材料板和含止焊区的扩散连接复合层板裂纹扩展试验,通过断口判读获取裂纹扩展数据,建立了裂纹扩展dc/d N-c曲线,对两种试件的裂纹扩展寿命和裂纹扩展规律进行了对比分析。结果表明,两种试件沿孔径方向的裂纹长度从1.5mm扩展至试件断裂对应的裂纹扩展寿命存在明显差别,含止焊区的扩散连接复合层板的裂纹扩展寿命比原材料板显著提高,同时复合层板沿孔径方向的裂纹扩展速率明显低于单层原材料板,这是由于扩散连接复合层板止焊区界面的存在对裂纹扩展起到了明显的减缓作用。     

Cr-Mn-Si-Ni高强度钢疲劳裂纹的萌生行为

通过扫描电镜原位疲劳试验,研究Cr-Mn-Si-Ni高强度钢疲劳裂纹的萌生行为,观察并记录从滑移带自然萌生的小裂纹和其发展到宏观裂纹的过程。研究结果表明：在低周疲劳情况下,不是所有萌生的裂纹都会持续扩展,大部分微裂纹在疲劳早期即已萌生,但是裂纹发展很慢,导致失效的裂纹快速扩展在疲劳晚期发生,微裂纹长度与循环数之间也有一定的关系。     

钢结硬质合金GJW50热疲劳开裂的探讨

对钢结硬质合金GJW50试样进行了冷热循环实验,观察了试样在热应力作用下热疲劳裂纹的萌生、扩展以及试样开裂的全过程。结果表明:热疲劳裂纹出现前,在试样的光滑缺口边缘上产生了明显的塑性变形,呈现出凹凸不平。在试样缺口顶端的凹坑内萌生首条裂纹,萌生地是小颗粒的WC粒子集聚区或大颗粒的WC"自裂纹"。萌生的首条裂纹沿着与热循环方向平行的方向扩展,最终成为主裂纹。其扩展途径主要为沿WC聚集区和钢基体相的界面扩展以及在大面积的WC粒子聚集区内扩展。主裂纹遇到钢基体相后受阻,裂纹尖端钝化、转向,寻找耗能少的区域扩展。主裂纹在扩展时形成二次裂纹,但未形成明显上的龟裂;最终,仍然是主裂纹导致试样断裂。     

INFLUENCE OF TOP TEMPERATURE OF THERMAL CYCLE ON THERMAL STRESS/STRAIN AND THERMAL FATIGUE BEHAVIOR OF PURE IRON

１．ＩｎｔｒｏｄｕｃｔｉｏｎＦｉｇ．１　ＴｈｅｒｍａｌｆａｔｉｇｕｅｔｅｓｔｍａｃｈｉｎｅｗｉｔｈＯｕｔｅｒｃｉｎｓｔｒａｉｎｔＴｈｅｄａｍａｇｅｃａｕｓｅｄｂｙｔｈｅｒｍａｌｆａｔｉｇｕｅｉｓｏｎｅｏｆｔｈｅｍａｉｎｆａｉｌｕｒｅｆｏｒｍｓｏｆｍｅｔａｌｗｏｒｋｉｎｇｐｉｅｃｅｓｕｎｄｅｒｔｈｅｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅｖａｒｉａｔｉｏｎｃｏｎｄｉｔｉｏｎｓ．Ａｌｏｔｏｆｔｈｅｒｍａｌｆａｔｉｇｕｅｔｅｓｔｓｃｏｎｃｅｒｎｉｎｇｔｈｅｆａｉｌｕｒｅｗｅｒｅｃｏｎｄｕｃｔｅｄｏｎｔｈｅｖａｒｉｏｕ…     

Thermal conductivity of a zirconia thermal barrier coating

The conductivity of a thermal-barrier coating composed of atmospheric plasma sprayed 8 mass percent yttria partially stabilized zirconia has been measured. This coating was sprayed on a substrate of 410 stainless steel. An absolute, steady-state measurement method was used to measure thermal conductivity from 400 to 800 K. The thermal conductivity of the coating is 0.62 W/(m×K). This measurement has shown to be temperature independent.     

等离子喷涂Sm_2Zr_2O_7热障涂层的热冲击性能数值模拟

利用ANSYS软件对2Cr13、1Cr13Ni9Ti基体等离子喷涂的Sm2Zr2O7热障涂层在热冲击过程中的热应力分布进行了数值模拟,并比较了不同基体对涂层热冲击性能的影响.结果表明,热冲击过程中在涂层表面均存在较大的径向冲击热应力,同时在表面陶瓷层/金属粘结层界面处存在较大的应力梯度,2Cr13基体涂层的热冲击性能优于1Cr13Ni9Ti基体涂层,有限元计算结果与试验结果吻合良好.     

机械形体热变形的非相似性研究

机械零件在工作温度和环境温度偏离标准设计温度后,其形状会发生改变,但由于温度场分布的不均匀性、构件材料的原子间距、内部缺陷形态等因素的影响,使得构件的热膨胀不能自由发生,导致构件热变形前后在形状上具有非相似性,理论和实验都证明这种非相似性是普遍存在的。     

SnAgCu／Cu界面热循环及时效条件下化合物的生长行为

通过对等温时效与温度循环两种条件下钎料与基板间金属间化合物（IMC）生长的对比．研究了界面IMC生长的规律。采用了两条低温极限不同保温时间和循环周期相同的循环曲线,等温时效温度采用循环高温峰值温度。结果表明,随着循环周期的增加,界面IMC层的厚度增加,且低温极限温度越低时IMC生长越快。与时效条件下界面IMC生长的对比表明,在高温阶段保温时间相同时,时效条件下界面IMC的生长速率快于循环条件。     

等离子喷涂Gd2Zr2O7-SrZrO3复合陶瓷涂层的微观结构和性能

通过固相反应法合成了Gd2Zr2O7-SrZrO3 (GZSZ,Gd2Zr2O7:SrZrO3=7:3)复合陶瓷粉末,并采用喷雾造粒法和大气等离子喷涂法分别制备了适合等离子喷涂使用的相应喷涂粉末及涂层。使用X射线衍射、扫描电子显微镜对粉末和涂层的相组成、显微结构进行分析。借助激光热导仪、高温热膨胀仪对涂层的热扩散系数和热膨胀系数、烧结系数进行了表征。结果表明,制备的GZSZ复合陶瓷粉末和涂层都由Gd2Zr2O7和SrZrO3两相组成,粉末中的Gd2Zr2O7为烧绿石结构,而涂层中的Gd2Zr2O7为萤石结构,SrZrO3都为钙钛矿结构。制备态GZSZ涂层的孔隙率为~14%。GZSZ涂层1400℃热处理5 h后的热膨胀系数为(9.8~11.2)×10-6 K-1。制备态GZSZ涂层的热导率为~0.8 W·m-1·K-1,与制备态SrZrO3涂层的热导率~1.0 W·m-1·K-1相比降低~20%。1400℃热处理360 h后GZSZ涂层的热导率增加到~1.5 W·m-1.K-1。综上表明,GZSZ涂层是一种很有前景的复合陶瓷热障涂层材料。     

Anisotropic thermal conductivities of plasma-sprayed thermal barrier coatings in relation to the microstructure

Anisotropic thermal conductivities of the plasma-sprayed ceramic coating are explicitly expressed in terms of the microstructural parameters. The dominant features of the porous space are identified as strongly oblate (cracklike) pores that tend to be either parallel or normal to the substrate. The scatter in pore orientations is shown to have a pronounced effect on the effective conductivities. The established quantitative microstructure-property relations, if combined with the knowledge of the processing parameters-resulting microstructure connections, can be utilized for controlling the conductivities in the desired way.     

The effect of a high thermal gradient on sintering and stiffening in the top coat of a thermal barrier coating system

Superalloy substrates coated with plasma-sprayed CoNiCrAlY bond coats and yttria-stabilized zirconia top coats (TCs) have been subjected to a high heat flux under a controlled atmosphere. The sintering exhibited by the TC under these conditions has been studied and compared with the behavior observed during isothermal heating. Sintering has been characterized by (a) microstructural examinations, (b) dilatometry, in both the in-plane and through-thickness directions, and (c) stiffness measurements, using both cantilever bending and nanoindentation. A numerical model has been used to explore the stress state under isothermal and thermal gradient conditions. Dilatometry data indicate significant linear contractions during holding at elevated temperatures, particularly in the through-thickness direction. This is largely attributed to microstructural changes associated with sintering, with any volume changes due to phase transformations making relatively small contributions. Sintering proceeds faster at higher temperatures but is retarded by the presence of tensile stresses (from differential thermal expansion between the coating and substrate) within the TC. Thus, it occurs preferentially near the free surface of the TC under gradient conditions, not only due to the higher temperature, but also because the in-plane stress is more compressive in that region.     

电力电缆拉线机的变极电机的保护控制

文章针对某电缆厂的拉线机的电动机故障问题,给出一些切实可行的保护措施.对其他电动机的保护也有一定的参考价值.     

热模拟技术在铸造领域的应用

热模拟技术作为一种较为成熟的物理模拟技术,已在结构焊接、锻轧、热处理等方面获得了广泛应用,但在铸造领域远没有获得充分开发和应用.本文针对铸造合金半固态成形、热处理、补焊/焊接等过程,分析了其热/力条件,介绍了热模拟技术在铸造合金的流变性能、组织与力学行为及铸造数值模拟等方面研究的方法和实例,展望了热模拟技术在铸造领域中的应用前景.