Cu和Al箔扩散结合界面相生长行为研究

采用等离子活化烧结方法实现了Cu箔和Al箔的固相扩散结合,考察了673～773K温度范围内界面金属间化合物(IMCs)层的生成过程和生长动力学。结果表明:界面IMCs生成过程主要包括物理接触、IMCs形核、IMCs沿界面相连和IMCs层连续增厚4个阶段;界面主要由Al4Cu9、AlCu和Al2Cu层构成;各层厚度与反应时间的关系均符合抛物线规律,表明IMCs生长动力学由体扩散所控制;各层生长速率常数与反应温度之间满足Arrhenius关系,且整个IMCs界面层以及Al4Cu9、AlCu和Al2Cu各单层的生长激活能分别为80.78、89.79、84.63和71.12kJ/mol。     

Ti-Ni固相相界面的扩散研究

采用"铆钉法"制备了界面为曲面的Ti-Ni二元扩散偶,并将扩散偶置于真空退火炉中进行热处理。利用彩色金相技术观察在500~700℃范围内真空烧结不同时间时界面的扩散情况。结果表明,扩散层的厚度随烧结温度的提高和保温时间的延长而增厚;扩散层由不同的亚层组成。     

Ni/Sn固液扩散偶相界面的实验研究

采用"坩埚法"制备了曲面的Ni/Sn同液扩散偶,将扩散偶置于SK2管式电阻炉中在不同的工艺条件下进行热处理,利用光学显微镜和电子探针微区分析技术对相界面的变化和扩散层的成分进行观察和分析.结果表明,Ni/Sn扩散溶解层的厚度和层数随温度的升高和时间的延长而增加,生成金属间化合物的顺序依次为Ni3Sn4、Ni3Sn、Ni3Sn2.     

Cu-Ni扩散反应层形成的TFDC模型

TFDC(Thomas-Fermi-Dirac-Cheng)电子理论的核心思想是"材料研究中,界面边界条件起着十分重要的作用,其边界条件是电子密度处处连续"。建立Cu/Ni相界面扩散反应的TFDC模型对于扩散连接工艺中相界面扩散反应的研究具有重要的意义。文中以Cu-Ni相界面为例,首先依据TFDC电子理论、利用其电子密度处处连续的边界条件,论述了Cu/Ni相界面扩散反应层的形成和生长,然后建立了Cu/Ni相界面扩散反应的TFDC模型。扩散反应层的形成和长大是各相层界面电子密度连续的结果,二元金属扩散反应层的研究可以借助于TFDC电子理论进行深入研究。     

Ti/Cu固相相界面扩散溶解层形成机制的研究

采用镶嵌式扩散偶,在不同退火处理条件下,对Ti/Cu扩散溶解层的形成机制进行了研究.利用扫描电子显微镜背散射电子像和二次电子像观察和分析扩散溶解层的形态和结构,从扩散、溶解与结晶角度研究扩散溶解层的形成机制.结果表明:在不同的扩散温度和时间下,Ti/Cu相界面扩散溶解层的形成是Ti和Cu固相扩散、溶解与结晶的结果;相界面处将几乎同时结晶出不同层数、厚度和结构的扩散溶解层;Cu或Ti原子百分含量相对较低的Cu-Ti化合物优先形成,究竟形成一个还是几个相层,这主要由Cu在Ti中和Ti在Cu中的的浓度分布决定.Ti和Cu在700℃固相扩散时,原子扩散流为Cu扩散进入Ti,Ti很少扩散进入Cu,因此,除了Cu4Ti相层在Cu丝上形成以外,其余5个相层都在Ti基体上形成;Cu2Ti和Cu3Ti2以及Cu4Ti3和CuTi化合物相层几乎同时形核并以"竹笋状"方式相向长大,互相交错重叠,表现出比较明显的浮凸;另外,Cu4Ti和CuTi2化合物相层以"平面状"方式长大.     

Al/Sn二元扩散偶相界面扩散溶解层的形成机理

采用层片式扩散偶制备技术制备Al/Sn扩散偶,在不同热压温度条件下进行热处理,利用金相显微镜、扫描电镜、能谱仪、XRD衍射仪等研究Al/Sn扩散偶扩散溶解层的形貌特征与形成机理。结果表明:在0.5 MPa和230℃烧结条件下,Sn元素优先沿Al晶界扩散,然后沿其表面扩散;随着扩散时间的延长,Al与Sn元素间扩散和溶解程度增大,界面区无新物相生成,最终形成由Al和Sn的离异合金组织组成的界面过渡层且呈锯齿状形态分布;Al/Sn界面冶金结合是Al和Sn固相扩散、溶解与结晶共同作用的结果。     

Al/Co相界面的扩散溶解层

采用镶嵌式扩散偶,在不同退火处理条件下,对Al/Co扩散溶解层进行了研究。利用扫描电子显微镜和电子探针显微分析仪观察和分析了扩散溶解层的形态和形成规律,并对其形成机理进行了探讨。结果表明,当进行600℃保温75h退火处理后,在Al/Co界面处形成了结构为Al/Co2Al9/Co4Al13/Co2Al5/CoAl/Co,并与Al-Co二元合金相图上相的位置顺序一致、厚度约170μm的扩散溶解层。CoAl相层首先在Co基体上形成,然后其余三个相层都在CoAl相层上形成;Co4Al13相层和Co2Al5相层几乎同时呈"柱状"方式分别纵向向Co块和Al丝相向生长,生长到一定的厚度,再从根部转向横向生长,最终层2和层3交错在一起;最后Co2Al9相层在Al/Co4Al13界面处形成。Al-Co扩散溶解层的形成是Al和Co固相扩散、溶解与结晶的结果,由于扩散浓度和固溶度的相互作用,导致了扩散溶解层析出的序列性。     

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.     

Ti—6242和INCONEL—625超合金扩散焊界面的微结构

西班牙的B.Aleman等人用扫描电镜(SEM)、扫描透射电镜(STEM)以及能谱仪(EDS)详细分析了900°C×0.5h、40MPa条件下Ti-6242和INCONEL-625超合金扩散焊界面的显微结构.据报道,这种复合材料强度高,耐蚀、抗蠕变性强,是低温工程、化学工业,特别是深井油气田钻探领域理想而经济的结构和工具材料,具有诱人的应用开发价值.     

铜粉和镍粉反应的试验研究

研究了铜粉和镍粉反应形成单相Cu-Ni固溶体组织的过程和机理及其结构特征。研究发现，在反应过程中，只有镍粉颗粒扩散进入铜粉颗粒，在原铜粉颗粒内部反应形成单相α固溶体组织。铜和镍混合粉在100kN预压、300kN温压，800℃烧结、保温15h工艺条件下反应，全部形成了单相Cu-Ni 固溶体组织。当不同比例的铜粉和镍粉反应形成连续固溶体时，固溶体的点阵常数与成分近似成直线关系。     

轧制压下率对Cu/Al层状复合材料界面扩散层生长的影响

采用金相显微镜、SEM及EDS等分析手段对Cu/Al冷轧复合界面结合机理进行研究,建立扩散退火阶段不同轧制压下率时的扩散层生长动力学方程,并探讨了不同压下率对界面扩散层生长的影响。结果表明,轧制复合阶段界面形成激活中心数量随压下率的升高而增加,当压下率为75%时达到峰值。另外,压下率在退火温度较高时对扩散层生长影响显著。     

Cu/Ni固相扩散界面的研究

采用彩色金相技术对“嵌入式”Cu/Ni扩散偶真空扩散处理时的界面迁移现象进行了观测,并研究了Cu/Ni界面间的扩散行为。结果表明,扩散偶在退火温度1123~1223K、保温时间25~150h(0·9×105~5·4×105s)的工艺条件下反应,Cu/Ni界面间结构由α/β转变为α/α′/β,其中α′为扩散层,实质是成分不均匀的固溶体,Cu/Ni界面间扩散行为是Kirkendall效应的一种显现,即界面上Cu和Ni元素均发生了扩散,但主要是Cu原子向Ni层的扩散。最后在试验数据基础上发现,扩散层厚度L与退火时间t之间满足抛物线L=K(t/t)n关系。     

Sn-2.5Ag-0.7Cu-0.1RE/Cu钎焊界面区IMC及接头性能

采用扫描电镜和X射线衍射等检测手段,研究了钎焊工艺参数对Sn 2.5Ag 0.7Cu 0.1RE/Cu界面金属间化合物(IMC)长大及钎焊接头剪切强度的影响.结果表明,Sn 2.5Ag 0.7Cu 0.1RE/Cu钎焊界面区形成了波浪状Cu6Sn5金属间化合物(IMC).随钎焊时间延长、钎焊温度升高,界面波浪状Cu6Sn5相转变为较大尺寸的扇贝状,其厚度及界面粗糙度相应增大.当钎焊温度为270 ℃、钎焊时间为180 s时,Cu6Sn5相厚度较薄,为2.2 μm;界面光滑,其粗糙度为1.26 μm,接头剪切强度值最高.     

Atom Diffusion Behavior and Bonding Strength of Ag/Cu Composite Interface

１ＩｎｔｒｏｄｕｃｔｉｏｎＴｈｅｒｏｌｅｄＡｇ／Ｃｕｃｏｍｐｏｓｉｔｅｃｏｎｔａｃｔｓａｒｅｗｉｄｅｌｙｕｓｅｄｉｎｉｎｄｕｓｔｒｉａｌｅｑｕｉｐｍｅｎｔａｎｄｈｏｍｅａｐｐｌｉａｎｃｅ．Ｈｏｗｅｖｅｒ,ｔｈｅｂｏｎｄｉｎｇｓｔｒｅｎｇｔｈｏｆｃｏ...     

高温W/Re流口复合界面上的扩散层

W/Re流口在高温下使用时,复合界面处会发生反应扩散而形成一个由固溶体(W),双相σ,双相x,固溶体(Re)4个相组成的过渡层。并作出了不同反应扩散时间的浓度分布曲线,及浓度突变形成的双相区,从而确定了各相成份组成。对经反应扩散后的复合界面进行微观观察发现x相、σ相内有许多间隔式微裂纹,据此认为高温下W/Re流口失效原因是使用过程中上述两x,σ相内裂纹扩散,熔体渗入所致。     

AZ31变形镁合金的铜夹层扩散焊连接试验研究

选取厚度50μm的纯Cu箔作为夹层,在加热温度480℃、保温时间30min、压力10MPa、真空度1×10-2pa条件下对AZ31B镁合金进行真空扩散焊连接,利用SEM、EDS、XRD、显微硬度计等测试方法对接头界面区域的显微组织和性能进行分析.试验结果表明,利用镁与铜原子互扩散在接头处形成扩散界面区,能够实现镁合金的可靠连接.焊接接头由靠近母材一侧的扩散过渡区和中间扩散区组成,其中扩散过渡区主要是Mg(Cu,Al)固溶体基体及弥散析出的Mg17(Al,Cu)12相,中间扩散区主要由Mg2Cu、MgCu2中间相和Mg(Cu)固溶体混合而成.在焊接接头界面区域内,显微硬度值呈现台阶式递增的分布规律,其中扩散过渡区的硬度高出镁基体15～20HV,而中间扩散区的硬度高出镁基体50～60HV.     

粉末润滑界面边界层状态微观形态观察和分析

目的粉末润滑边界层状态预示着润滑条件的优劣。粉末颗粒以其良好的润滑性能和承载能力以及对极端工况的适应性,被广泛应用于诸多领域,因此需对粉末润滑界面的摩擦润滑性能展开深入研究。方法利用UMT-2多功能摩擦磨损测试仪,结合形状测量激光显微系统对粉末润滑界面边界层的微观形态进行观察和机理分析。重点研究载荷(1、2、4、6 MPa)、速度(2、4、8、16 r/min)、粉末层厚度(1.5、3.5、5.5、7.5μm)以及表面粗糙度(0.389、0.745、1.751、3.112μm)等工况条件对粉末润滑的影响机制。结果较大的接触载荷有利于形成致密的边界层,提高润滑性能。在速度较低时,不利于形成完整、致密的边界层,润滑较差,甚至产生爬行现象,随着速度的增加,润滑效果改善,但过大的速度又会加快粉末耗散。适量的粉末层厚度能够使摩擦界面间形成完整、厚实的边界层,提供良好的润滑能力。粗糙度适当的表面有利于粉末润滑剂存储、边界层的形成以及润滑作用的维持。结论合理选择接触载荷、速度、粉末层厚度以及试样表面粗糙度有助于提高粉末颗粒的润滑性能。     

相变扩散连接界面生成金属间化合物的数值模拟

在异种材料扩散连接的接头中,当界面上有脆性的金属间化合物产生时,接头往往表现出较差的力学性能。因此,从扩散连接的生产应用及扩散连接的理论研究出发,研究扩散连接接头的界面金属间化合物的生成规律,进而对其控制,是有着非常重要的现实意义的。扩散连接界面上金属间化合物的生成及成长机制是受扩散控制的反应扩散机制,而相变扩散连接中往往还伴随着相变,因此相变扩散连接的界面反应机制更为复杂。本文根据相变扩散连接的