Mo/Cu扩散焊接头组织性能研究

应用固态扩散焊方法制备出钼/铜(Mo/Cu)复合棒接头,利用金相显微镜、扫描电镜和显微硬度计、拉伸压剪分离等试验手段分析了复合界面的组织特征及力学性能。结果表明:在Mo/Cu物理界面两端形成了数十微米宽的扩散层,扩散层的显微硬度值高于铜棒的硬度值而小于钼棒硬度值;结合界面的抗拉强度相当于Cu基体强度的40%;结合界面的剪切强度与Cu基体剪切强度相当,可以满足以剪切强度为承载方式的性能要求。     

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。     

轧制及扩散温度对Ag／Cu层状复合材料结合性能的影响

在不同温度进行轧制复合及扩散处理制备了Ag/Cu层状复合材料,研究了反复弯曲载荷条件下材料结合性能与复层基体硬度及界面区域微观组织的关系。温度适合的复合及扩散可使材料基体具有充分的再结晶组织,较低的硬度,致密的界面结合形态,因而能使材料具有较优良的结合性能,温度过高的复合及扩散处理可导致界面上存在较厚的氧化层及较多的空洞,基体内也会形成粗大晶粒,这些均会明显损害结合性能。     

Cu／Al真空扩散焊接显微组织分析

采用真空扩散焊工艺方法,对Cu与Al扩散焊接头的组织性能进行了试验,利用扫描电镜（SEM）、电子探针9EPMA）、显微硬度等测试焊接过渡区及基体组织和性能进行了分析。试验结果表明：采用真空扩散焊工艺,在加热温度530－540℃,保温时间60min,压力11．5MPa时,在Cu/Al界面处形成明显的扩散过渡区,扩散区域宽约40μm。在铜侧过渡区中产生金属间化合物,会出现显微硬度高峰区,控制Al的扩散浓度可避免或减少界面处金属间化合物的产生。     

激光表面原位合成TiB2/Cu复合涂层的性能

应用500 W Nd:YAG固体激光器在纯铜表面原位合成TiB2/Cu复合涂层,测定了熔覆层的显微硬度和导电性,研究了熔覆层的磨损行为和抗电弧烧蚀性能.结果表明,含熔覆层试样的显微硬度由外到里存在明显的梯度变化,其中熔覆层的硬度最高,约为450～490 HV;熔覆层的平均体积导电率约为82.7% IACS,原位合成的细小TiB2相对Cu基体的电导率影响不大;含熔覆层试样的磨损性能明显优于纯铜试祥,其主要磨损机制为磨粒磨损;熔覆层内激光原位合成的TiB2颗粒能明显改善Cu基体抗电弧烧蚀的性能.     

电力大功率变压器Cu/Al火焰钎焊接头组织结构与性能

利用金相、X射线衍射和显微硬度等测试手段对大功率变压器Cu/Al引线抽头采用Zn-Al钎焊焊丝火焰钎焊接头界面附近的组织结构及硬度进行试验研究。研究结果表明,Cu/Al钎焊接头主要由明显的钎缝、Cu基体和Al基体组成。接头钎缝硬度明显高于Al基体硬度,约为136 HV,钎缝中主要是CuZn2(γ相)和Al-Zn系相,界面靠近Cu一侧主要是Al-Cu系相,这些相的存在可能是导致接头钎缝附近硬度较高的原因。     

TC4钛合金表面激光熔覆Ni60+Cu/Mo涂层的显微组织和性能

在TC4钛合金表面激光熔覆Ni60A、Ni60CuMo复合粉末,研究Cu和Mo元素对熔覆层显微组织、硬度及耐磨性的影响。结果表明,在相同激光熔覆工艺参数下,Ni60CuMo熔覆层中除含有Ni60A熔覆层所含有的Ti₂Ni、TiNi、TiB₂和TiC相外,还含有Cu_0.81Ni_0.19、Ti₂Cu、MoSi₂等硬质相。在硬质相的作用下,Ni60CuMo熔覆层的显微硬度平均值(HV_0.1)为826,是Ni60A熔覆层硬度的1.2倍。在相同条件下,Ni60CuMo熔覆层的磨损率为3.30×10^-6 mm³/(N·m),约为Ni60A熔覆层磨损率的16.42%,是TC4钛合金基体磨损率的4.23%。添加Cu和Mo能显著提升TC4钛合金表面激光熔覆层的耐磨性。     

铜合金表面激光改性研究

利用500WYAG固体激光器在紫铜表面原位合成TiB2/Cu复合涂层,用扫描电镜分析了复合涂层的组织形貌以及熔覆层和基底之间的结合界面,测试了复合涂层的显微硬度和磨损性能。结果表明,采用激光熔覆表面改性技术可在紫铜表面合成厚度为100μm的TiB2/Cu复合涂层;涂层与铜基底形成了较好的冶金结合;TiB2分布均匀、颗粒细小,颗粒尺寸约为300～500nm;熔覆层显微硬度最高达380HV,平均硬度约240HV,是铜基底的3～4倍;TiB2/Cu复合涂层耐磨性能为紫铜的5～8倍。     

Monel合金/Cu爆炸复合棒界面的微观组织和力学性能

利用爆炸复合的方法成功制备了Monel合金/Cu双金属复合棒材.借助金相显微镜(OM)、扫描电子显微镜(SEM)、能谱分析(EDS)和压剪分离测试,探讨了不同工艺条件下Monel/Cu爆炸复合界面的微观组织和力学性能.结果表明,随着爆炸比的增加,结合界面逐渐由平直状过渡到波状;在铜基体晶粒内的形变孪晶数量随爆炸比的增加而增加;界面局部存在少量熔区,熔区内存在细小的柱状晶;复合界面中没有发生扩散,但经过热处理后其界面观察到了扩散.剪切断裂发生在铜侧而非界面处,表明界面结合强度高于铜基体.     

浇注温度对Cu/Ni水套材料界面结合特性的影响

利用固-液复合法制备了一种预埋纯镍管的新型Cu/Ni水套材料,采用金相、扫描电镜、显微硬度和剪切强度测试,重点分析不同浇注温度下铸铜水套材料的基体与顸埋镍管的界面结合特性,如界面原子扩散行为、显微硬度、结合强度等.结果表明,在1 100℃、1 200℃和1 300℃3个浇注温度下,随着浇注温度的升高,界面处扩散层厚度增加,显微硬度增大;当浇注温度过高(1 300℃)时,镍管表面易于附着铜基体中析出的微小气孔,降低界面的结合强度,在1 200℃浇注温度下获得了约为162 MPa的最佳界面剪切强度.     

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。     

Cu/WCu/Cu复合薄板的组织和性能研究

为减少传统工艺制备的钨/铜薄板在压力加工过程中产生过多缺陷,提高板材的力学和电学性能,设计了一种新型的具有Cu/WCu/Cu三明治结构的超薄板,对比分析了两种结构板材在轧制过程中组织和性能的变化。结果表明:与传统结构试样相比,三明治结构试样表面覆铜层能够完成对基体表层钨颗粒的包覆和孔隙的填充,进而实现表面改性;三明治结构试样在轧制过程中产生缺陷相对较少,加工硬化不明显,抗拉强度和导电性能也优于传统试样。     

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／FeNi系复合材料的热膨胀性能

在实验的基础上研究了低膨胀高导热Ｃｕ／ＦｅＮｉ粉末冶金复合材料膨胀性能的影响因素。实验表明，随着Ｃｕ含量增加、烧结温度升高、轧制率减小，材料的膨胀系数增加；而ＦｅＮｉ粒度对材料膨胀系数的影响较复杂。这是由ＦｅＮｉ和Ｃｕ之间的相互配比、相互扩散、ＦｅＮｉ合金的特别性质以及ＦｅＮｉ、Ｃｕ在复合材料中的分布状态共同决定的。     

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.     

放电等离子烧结法制备Cu/金刚石复合材料的性能与显微组织

由于具备较高的热导率,铜/金刚石复合材料已成为应用于电子封装领域的新一代热管理材料。采用放电等离子烧结工艺（SPS）成功制备含不同金刚石体积分数的Cu/金刚石复合材料,研究复合材料的相对密度、微观结构均匀性和热导率（TC）随金刚石体积分数（50%、60%和70%）和烧结温度的变化规律。结果表明：随着金刚石体积分数的降低,复合材料的相对密度、微观结构均匀性和热导率均升高;随着烧结温度的提高,复合材料的相对密度和热导率不断提高。复合材料的热导率受到金刚石体积分数、微观结构均匀性和复合材料相对密度的综合影响。     

具有金刚石/铜中间层W-RAFM模块的制备与评价

为了缓解钨-低活化钢(W-RAFM)直接连接产生的热应力,加入热膨胀系数介于二者之间的高导热金刚石/铜复合材料作为中间层,并在金刚石/铜两侧辅以Cu Cr Zr箔,达到较高的连接强度。利用超高压力通电短时高效的特点,一次性制备出有金刚石/铜层的W-RAFM模块。ANSYS Workbench的热冲击数值模拟显示,模块可承受1~2 MW/m2的稳态热流冲击。     

TiB_2/Cu涂层抗烧蚀性能研究

应用500WYAG固体激光器在纯铜表面成功地原位合成了TiB2/Cu复合涂层,采用自制设备对复合涂层进行抗电弧烧蚀性研究。结果表明,相对于纯铜,TiB2/Cu复合涂层的电弧烧蚀性显著降低,抗电弧烧蚀性能明显提高,熔覆层存在少量烧蚀区裂纹和孔洞。     

高导热金刚石/铜复合材料的导热研究进展

金刚石/铜复合材料具有密度低、热导率高及热膨胀系数可调等优点,且与新一代芯片具有良好的热匹配性能,因此其在高热流密度电子封装领域具有非常广泛的应用前景。然而由于金刚石与铜界面润湿性差,界面热阻高,导致材料热导率比铜还低,限制了其应用。为了改善其界面润湿性,国内外通过在金刚石表面金属化或对铜基体预合金化等手段来修饰复合材料界面,以提高金刚石/铜复合材料的热导率。本文综述了表面改性、导热模型相关的界面理论以及有限元模拟的研究进展,讨论了制备工艺、导热模型和未来发展的关键方向,总结了金刚石添加量、颗粒尺寸等制备参数对其微观组织结构和导热性能的影响规律。     

Al2O3/Cu复合材料的导热性能研究

利用高能球磨及粉末冶金法制备了Al2O3/Cu复合材料,采用双试样叠加激光脉冲法测试室温条件下的导热性能.研究发现,随着Al2O3体积分数的增加,热导率逐渐下降,特别是当Al2O3体积分数大于10％以后热导率急剧下降,这说明热导率受Al2O3含量影响很大.要获得良好导热性能的Al2O3/Cu复合材料,应该严格控制Al2O3颗粒的体积分数不高于10％,尽量提高致密度,减少烧结体内的位错、空隙等缺陷.