急冷型SnAgCu系钎料合金钎焊工艺及接头性能研究

制备了急冷型SnAgCu系钎料合金,在对其进行熔化特性测定和钎焊工艺试验后,对钎焊接头的力学性能和显微组织进行了测试分析,结果表明:所制备钎料合金的熔化特性满足要求;钎焊温度和钎焊时间对接头的剪切强度有较大影响,工艺参数为275℃×4.5min时,接头强度最高;在钎焊过程中形成的金属间化合物沿界面分布不均匀,且向钎焊缝中生长.     

Sn-Ag-Cu无铅钎料粉末与合金的组织及钎焊性能对比

利用自行设计的超音速雾化制粉装置制备了Sn-3Ag-2.8Cu 无铅焊锡粉末,并将不同介质雾化的粉末组织和普通合金组织进行对比,同时选择一种综合性能良好的粉末,将其钎焊性能和普通合金进行对比.结果表明,氮气雾化粉末比空气雾化粉末具有更高的凝固速度;雾化粉末组织更细小,主要由基体上弥散分布的多边形Cu6Sn5 IMC 和粒状Ag3Sn IMC组成;粉末比普通合金与铜基板形成的IMC更不规则,且扩散层与基板的界面更模糊;雾化粉末的蠕变断裂寿命显著高于普通合金.因此,Sn-3Ag-2.8Cu无铅焊锡粉末性能优于普通合金.     

La对Sn-Ag-Cu无铅钎料与铜钎焊接头金属间化合物的影响

研究微量稀土La在钎焊和时效过程中对Sn-3.0Ag-0.5Cu无铅钎料与铜基板的钎焊界面及钎料内部金属间化合物(IMC)的形成与生长行为的影响.结果表明:钎焊后钎焊界面形成连续的扇形Cu6Sn5化合物层,其厚度随La含量的增加而减小;在150℃时效100h后,连续的Cu3Sn化合物层在Cu6Sn5化合物层和铜基板之间析出,且Cu6Sn5层里嵌有Ag3Sn颗粒;界面金属间化合物总厚度随时效时间的延长而增厚,且在相同时效条件下随La含量的增加而减小;时效过程中金属间化合物生长动力学的时间系数(n)随着La含量的增加逐渐增大;钎焊后钎料内部Ag仍以共晶形式存在,时效后Ag3Sn颗粒沿钎料内部的共晶组织网络析出.     

快速凝固Ni—Al合金中的组成相

选取了Ai-Al系六种合金成分（Ni25Al75,Ni31.5Al68.5,Ni39Al61,Ni70Al30,Ni72.2Al27.8,Ni74Al26),采用熔体旋铸法分别制备出不同厚度（30－120μm）的条带试样。用XRD的K值法对其组成相作了定量测定。结果表明,快速凝固组成相与常规凝固组成相有较大差异,快速凝固析出的相中,具有较低液相线湿度的化合物相有较大幅度的增加;冷速不同,组成相中各相的含量也不相同。用当前快速凝固的形核理论和枝晶生长模型对实验结果作了理论分析与计算。结果表明, 具有较高液相线温度的化合物是先析出相,而具有较低液相线温度的化合物具有生长速度上的优势。分析认为,凝固的冷却速率和竞争相之间的生长速度的差异是最终相组成变化的主要原因。     

快速凝固Al-Si-Cu合金钎料的组织和熔点研究

通过单辊旋铸法制备快速凝固Al-Si-Cu合金薄带钎料,并对其相组成和熔化特性进行了研究.结果表明,快速凝固试样主要由α(Al)、Si、θ(Al2Cu)三相组成,AlSi4.5Cu20Ni3RE合金试样中还存在少量AlNi相,并且试样中α(Al)均出现晶格畸变.与相同成分普通凝固试样相比,快速凝固试样的熔化温度降低,熔化区间变窄,熔化区间最大的减小幅度可达12.9%.     

工艺参数对急冷型SnAgCu系钎料合金钎焊接头组织性能的影响

对所制备的急冷型snAgCu系钎料合金进行了熔化温度特性测定和钎焊工艺试验,然后对钎焊接头的力学性能和显微组织进行了测试分析,并研究了钎焊工艺参数对接头组织性能的影响.结果表明:在不同的钎焊温度和钎焊时间奈件下,接头界面处金属间化合物的形成及分布是不同的,并由此导致了接头抗剪强度的变化.     

合金元素对中温Sn-Ag-Cu焊料互连组织及剪切强度的影响

针对SAC305和改良添加了Ni、Sb、Bi元素的2种焊料及其分别与NiSn、NiAu、NiPdAu 3种镀层器件钎焊形成的互连焊点,采用SEM、EDS、EPMA、TEM、DSC等方法研究了Ni、Au、Pd、Sb、Bi等添加元素对金属间化合物(IMC)种类及厚度、焊料第二相形貌及分布以及焊点剪切强度的影响。结果发现,受Ni元素界面耦合作用的影响,焊点器件侧和印刷电路板(PCB)侧生成的IMC均为(Cu, Ni)6Sn5化合物;焊料中Sb、Ni元素减缓IMC生长,因此同一镀层下改良焊料的界面IMC厚度小于SAC305的;镀层中Au元素降低IMC生长速率,而Pd元素促进IMC生长,因此同一焊料下NiPdAu镀层样品的界面IMC厚度最大,而NiAu镀层样品的界面IMC厚度最小;镀层中Au、Pd元素的加入,促进焊料中Ag3Sn相从弥散颗粒状分布转为网状分布,焊点强度得到提升;焊料中Ag、Cu元素的加入,增加弥散分布的(Cu, Ni)6Sn5和Ag3Sn体积分数,提高焊点剪切强度;焊料中添加Bi元素导致焊料熔点降低,但可析出Bi单质起到弥散强化作用;因此,添加了Ni、Sb、Bi元素的改良焊料的焊点剪切强度,均高于同等条件下SAC305焊点样品的剪切强度。     

冷却速度对快速凝固Ti-48Al-4Cr合金组织转变规律及力学性能研究

采用单辊旋淬快速凝固设备制备了不同辊速条件下的Ti-48Al-4Cr(at.%)薄带,研究冷却速度对快速凝固Ti-48Al-4Cr合金的组织及力学性能变化规律。结果表明,快速凝固Ti-48Al-4Cr合金凝固在辊速为10m/s和20m/s时,基体为等轴的γ相,基体中含有少量的B2相、α₂相颗粒和片层组织;辊速进一步增加至30m/s时,基体转变为α₂相,片层组织消失。快速凝固Ti-48Al-4Cr纳米硬度随着冷却速度的增加而增加,纳米硬度由常规凝固时的5.04±0.09GPa增加至辊速为30m/s时的10.48±0.13GPa。该结果为研究TiAl合金组织转变,减小TiAl合金偏析,提高其力学性能提供了基础。     

热处理对快速凝固Ti-48Al-4Cr合金组织影响规律研究

采用单辊旋淬快速凝固设备制备了Ti-48Al-4Cr(at.%)薄带,并在真空封装后进行热处理实验,研究热处理对快速凝固Ti-48Al-4Cr合金的组织演变规律。结果表明,快速凝固Ti-48Al-4Cr合金凝固基体为等轴的γ相,基体中含有少量的B2相、α2相颗粒和片层组织;经723℃保温1h空冷后,亚稳的α2相颗粒失稳,但片层组织仍然比较稳定;热处理温度升高至932℃时,片层组织中的杆状α2相开始按照瑞利分解失稳,分解成大量短杆状或者颗粒状的α2相;在995℃保温1h以后,基体中已较难发现片层组织存在,但存在着排列方向相同的棒状α2相,同时在等轴γ相晶界处发现了数量较多的颗粒状B2相。本论文的研究为进一步研究快速凝固条件下的TiAl金属间化合物的组织与相转变提供了基础,丰富了快速凝固理论。     

快速凝固Ti-48Al合金的组织及纳米硬度(英文)

研究冷却速度对熔体旋转法制备的快速凝固Ti-48%Al合金组织的影响。结果表明:同传统凝固相比,快速凝固明显细化了Ti-48%Al合金的组织,并使合金的成分变得均匀。随着冷却速度的增加,合金的晶粒明显细化。研究薄带厚度、辊速与冷却速度的关系。随着辊速的增加,冷却速度增加,薄带厚度呈减小的趋势。由于细晶强化的作用,快速凝固薄带的纳米硬度随着冷却速度的增加而增加。     

快速凝固Sn2.5Ag0.7Cu钎料中金属间化合物的形态及对焊点性能的影响

利用SP009A型半自动非金属系制造器,通过铜制单辊快淬工艺制得快速凝固态Sn2.5Ag0.7Cu钎料合金薄带,采用JSM-5610LV扫描电镜及能谱仪,研究快速凝固态钎料合金的微观形貌及金属间化合物(IMC)特征;通过钎焊接头组织与剪切断口分析,研究IMC对钎焊接头韧性的影响机制。结果表明:快速凝固态钎料合金焊点界面处形成的排列紧密的小尺寸β-Sn能有效抑制界面处IMCCu6Sn5的长大;在钎焊过程中,钎料中过饱和固溶体析出大量尺寸细小、弥散分布的金属间化合物Cu6Sn5和Ag3Sn,凝固时可作为第二相粒子与初生相混杂在一起,形成细小共晶组织分布于钎缝中,改善了焊点韧性。     

快速凝固对Sn2．5Ag0．7Cu钎料合金熔化与铺展特性的影响

采用单辊法制备了快速凝固态Sn2.5Ag0.7Cu钎料合金薄带.通过DSC检测和铺展试验研究了快速凝固对Sn2.5Ag0.7Cu钎料合金熔化与铺展特性的影响.结果表明:快速凝固态钎料熔化区间为6℃.较常态钎料小9℃;与常态钎料相比,快速凝固态钎料能够在较低温度(260℃)、较短时间(3 min)实现速度更快、面积更大的铺展.     

急冷Cu-Sn合金箔快速凝固连接工艺

应用微型电容储能焊机对厚度约40～60μm的急冷Cu-Sn合金箔带进行了快速凝固焊接,分析了焊接工艺参数对接头组织与性能的影响.结果表明,在储能电容不变的条件下,焊接电压及电极力对接头抗剪强度有着显著影响.随着锡含量增加,实现合金箔焊接所需要的电压减小,电极力增大.Cu-7%Sn,Cu-13.5%Sn合金箔比较适宜的焊接工艺参数分别为U=90 V,F=11 N及U=85 V,F=11.5 N.气孔是Cu-Sn合金箔主要焊接缺陷.随电压降低或电极力增加,接头冷却速率增大,气相形核率降低,气泡长大、合并和迁移在一定程度上受到抑制,气孔产生降低.

Abstract：

The rapid solidification welding of quenched Cu-Sn alloy foils with the thickness of 40 - 60μm was conducted by a micro-type capacitor discharge welding machine, and the effects of welding parameters on microstructural morphology and mechanical properties of joint were researched. The results indicate that welding voltage and electrode pressure have obvious influence on the shear strength of joint under fixed capacitance. With the increase of Sn content, the welding voltage needed decreases and electrode pressure rises accordingly. The favorable welding parameters are U = 90 V, F=11 N for Cu-7% Sn alloy and U = 85 V, F = 11.5 N for Cu-13.5% Sn alloy. The main welding defect is porosity. With decreasing of welding voltage and increasing of electrode pressure, the joint cooling rate increases and the pore nucleation rate decreases. Meanwhile, the growth, mergence and migration of porosities are suppressed, resulting in the decrease of porosity forming tendency.     

快速凝固Sn2.5Ag0.7Cu钎料合金凝固组织特征

通过单辊快淬工艺制备了快速凝固态Sn2.5Ag0.7Cu钎料合金薄带,采用XRD、SEM与EDS等分析方法研究了其凝固组织.结果表明,常规熔铸态钎料和快速凝周钎料合金中均存在β-Sn、Ag3Sn、Cu6Sn53种物相.但经快速凝固后合金中Sn相的比例明显增加,而Ag3Sn、Cu6Sn5相减少,合金组织明显细化且初生相及共晶组织形态发生显著变化.     

不同Ag元素含量Sn-Ag-Cu无铅钎料性能分析

分别研究了Ag元素含量(质量分数,%)为0.3,1.0,2.0,3.0,3.8的Sn-Ag-Cu(SAC)无铅钎料合金的显微结构、熔化行为、力学性能、润湿性和界面金属间化合物(IMC)形貌.结果表明,随着Ag元素含量的增加,钎料内部金属间化合物晶粒越小,晶粒在钎料中的密度越高,晶粒间距越小,金属间化合物产生的弥散强化越明显,钎料的抗拉强度越高,但韧性越低.随Ag元素含量的提高,钎料越接近共晶成分,熔化温度范围越小.Ag元素含量对润湿性影响不明显,SAC0307/Cu焊点界面IMC晶粒比其它钎料细小.     

铝/铝钎焊用Al-Si-Zn系钎料的研究

采用Al-Si-Zn系钎料对铝-铝金属进行火焰钎焊和炉中钎焊试验,通过XRD,SEM和EDS对钎料和接头的微观组织进行分析,并检测接头的力学性能。此外,通过盐雾腐蚀试验和电化学腐蚀试验分别对接头和钎料的耐蚀性进行了分析。研究结果表明:Al-5.1Si-40.2Zn钎料配合CsF-AlF_3无腐蚀钎剂钎焊的铝-铝接头具有优良的抗腐蚀性能,接头经过30天盐雾腐蚀试验后,接头抗剪强度基本没有下降。     

快速凝固对Sn-6.5Zn钎料合金特性及钎料/Cu焊点力学性能的影响

利用单棍快淬工艺制备快速凝固态Sn-6.5Zn合金薄带,对比分析快速凝固制备工艺对钎料微观结构、熔化与铺展特性的影响,并利用拉伸剪切试验对比研究了钎料/Cu焊点力学性能。结果表明:快速凝固能够显著细化Sn-6.5Zn合金微观组织,初生β-Sn相快速分枝并形成网状枝晶结构,Zn相呈尺寸为0.5~2μm的细小颗粒分布于β-Sn基体中;经快速凝固后,Sn-6.5Zn合金熔化区间减小了约3.7℃;快速凝固态Sn-6.5Zn合金具有优于常态钎料的钎焊工艺性能,能够促进钎料/Cu焊点形成均匀界面并改善力学性能。     

双辊快速凝固钎料薄带连铸技术

介绍了自行设计的双辊快速凝固０．１～０．５ｍｍ薄带连铸机的结构和技术参数,分析了薄带成形过程,探讨了工艺规范参数对薄带成形的影响。平均冷却速度达１０５℃／ｓ数量级,用ＪＳＭ－３５Ｃ电镜确定薄带为微晶组织,钎料薄带制造工艺简单,生产率高达５～７ｍ／ｓ。     

Ag-Cu-Sn三元合金钎料的快速凝固组织与性能

采用熔体急冷法制备出Ag<,42.47>Cu<,57.53-x>Sn<,x>(x=12.23,12.94,13.65,质量分数,%)急冷钎料箔材,分析了钎料的相组成、组织形态、电阻率和力学性能.结果表明,急冷钎料由(Ag),α-Cu及少量Cu<,13.7>Sn相组成.随着锡含量的增加,凝固组织显著细化,晶界增多,溶质截...