基于电磁超声的钢板裂纹检测系统

设计了一种基于磁致伸缩原理的电磁超声裂纹检测系统。该系统由脉冲电源激励换能器线圈,进而在钢板中激发超声波,接收信号经过放大滤波后输入计算机进行处理。利用此系统进行钢板裂纹检测试验,裂纹定位误差〈1％。系统运行稳定可靠,可以用来检测钢板裂纹缺陷。     

LFM激励信号在超声TOFD检测中的应用

对于大厚度焊接试件的超声衍射时差法检测(time of flight diffraction, TOFD),常规超声激励难以同时满足信噪比、检测距离以及检测分辨率的要求.文中将线性调频脉冲压缩技术应用在超声TOFD检测中,线性调频(linear frequency modulated, LFM)激励可综合改善检测信噪比(signal to noise ratio, SNR)与分辨率.首先对试验用10 MHz超声换能器进行了LFM信号参数测试,选择了合适的时宽和带宽.对埋藏3 mm高的横槽缺陷的钢板分别进行了超声LFM激励的TOFD检测及常规超声TOFD检测,对比发现超声LFM激励的TOFD检测精度高达0.01μs,可准确区分缺陷上下端衍射波.在较低的激励电压和系统增益下,实现了较高的检测信噪比及分辨率.     

基于非线性超声调制频谱识别铝合金板材的疲劳裂纹

基于非线性超声调制频谱法,对航空铝合金板材中的疲劳裂纹识别进行研究;以两个不同频率的超声兰姆波为激励信号.依靠超声换能器、波形发生器和激光测振仪等,对含有疲劳裂纹和无损伤的2024-T351铝合金薄板试样进行对比实验;分别采用时域、频域和时频域联合法分析非线性超声波在铝合金薄板试样中传播的响应信号.结果表明:非线性声学特征即调制频谱及三阶谐波可作为识别2024-T351铝合金板材介质中疲劳裂纹的判据,通过对试样表面进行扫描,建立调制频谱的峰值幅度与位移的关系,据此可确定样板中疲劳裂纹的位置和轮廓,这为航空铝合金板材疲劳裂纹的识别提供更多技术支撑.     

薄镀锌钢板点焊超声谐振检测

研究了低频超声探头的谐振特性,并将这种谐振特性用于镀锌薄板的点焊检测中.采用接触式低频探头对点焊进行检测时,检测探头能够接收到未焊薄基板产生的半波谐振高频信号,这些半波谐振信号的高频部分处于探头频带外的奇数次谐振频率附近.通过小波包变换的方法可以将这些高频信号从检测信号中分离出来并用于点焊的质量评价.分析小波包变换中各尺度信号,获取了能够评价焊核质量的超声波特征值并将这些特征值与点焊力学性能联系起来,提供了一种能够定量评价点焊质量的超声无损评价方法.此外,采用低频探头对点焊进行检测较之普通检测方法将大大降低检测成本.     

厚规格718H模具钢探伤不合格原因分析及控制

厚规格718H模具钢在超声波探伤时发现在厚度1/2位置出现探伤不合格的情况,对其进行了低倍检验、光学显微镜检验、扫描电镜观察和能谱分析。结果表明,探伤不合的主要原因是连铸坯中心疏松和中心偏析缺陷,没有轧合、消除或改善,从而遗留到钢板厚度中心区域造成。针对以上原因,采取了一系列冶炼、轧制措施,钢板探伤合格率明显提高,100 mm及以上厚度钢板探伤合格率由96.18%提高到99.16%。     

钢板超声波测厚仪测量误差及分析

使用超声波测厚仪检测钢板厚度时有时会存在较大的测量误差。分析了造成钢板测厚误差的原因。发现由于常用的超声波测厚仪的检测灵敏度非常高,会导致钢板内部存在的较小缺欠、分层、偏析、材质不均匀等材质缺陷影响了测厚精度和准确性。因此建议在使用超声波测厚仪出现异常读数时,需要使用超声波探伤仪对疑似异常位置进行探伤确认,排除材质缺陷,以免造成钢板测厚的误读和错误测量。     

新型Au-19.25Ag-12.80Ge钎料的制备及性能

Au-Ag-Ge三元相图,制备了新型Au-19.25Ag-12.80Ge(质量分数,%)钎料合金.利用DTA、扫描电镜对钎料的熔化特性及显微组织进行分析,并对其与纯Ni的润湿性加以研究.结果表明:钎料合金熔化温度为446.76～494.40℃.结晶温度区间为47.64℃.焊接温度在510～550℃范围内时,钎料合金与Ni的润湿性较好,同时有润湿环出现;钎料合金与Ni基体之间形成了一条明显的扩散层,能谱分析表明,该扩散层为Ge-Ni金属间化合物.采用先包覆铝热轧再冷轧,结合中间退火的加工工艺可制备厚度0.1mm的钎料薄带.     

无缝钢管分层缺陷的鉴定

连铸圆管坯轧制无缝钢管出现的分层缺陷,是钢管壁厚中间区域和靠近内表面区域存在着异常夹杂物所致,这些异常夹杂物是钢液在冶炼和浇注过程中的脱氧产物,以及卷入钢液中的熔渣、被浸蚀的耐火材料及保护渣.使用超声波测厚仪或超声波探伤仪可以发现这种缺陷;在有分层缺陷的钢管内表面,往往伴有许多鼓包和翘皮;连铸圆管坯生产厂家应该保证连铸圆管坯轧制的无缝钢管无冶炼和浇铸因素引起的分层缺陷.     

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 主要对Q235B热轧卷板出现边部裂纹的原因以及裂纹形成过程进行了研究。通过成分分析、宏观裂纹检验、光学显微镜下的裂纹组织以及扫描电镜和能谱的分析,对Q235B热轧卷板出现边部裂纹的原因进行了分析,并对裂纹形成过程进行了数值模拟。结果表明：导致裂纹形成的主要原因是钢坯中存在低熔点夹杂物及夹渣,其在轧制过程中没有被轧合,形成裂纹。通过对夹杂物和硫含量的控制及铸坯的均热模式的改进,可减少或避免裂纹的产生。     

毫米波波导天线内腔钎焊质量控制工艺

针对毫米波波导天线内腔钎焊质量的控制工艺进行了研究,开展了电气性能仿真、图像处理分析、超声C-扫描检测分析及金相分析,掌握了钎焊工艺参数对内腔质量的影响规律。研究表明,未焊透缺陷与波导位置有关,钎焊压力、钎料厚度是影响内腔质量的重要因素。在钎焊压力较小时,无钎料漫溢情况,但容易出现未焊透缺陷。当压力较大时,波导周边焊透率达到100%,但容易出现钎料漫溢现象。钎料厚度减薄,能够有效减少钎角处的钎料堆积和钎缝处的未焊透。为得到高精度内腔质量的毫米波波导天线,建议采用较大压力、较薄的钎料进行钎焊。     

圆管中的超声导波

对圆管中超声导波及其在无损检测中的应用作了介绍,并给出了若干实验结果。超声导波技术不需要像常规超声检测中那样移动换能器进点探测,因而可大大提高管道的检测效率。     

爆炸复合板压力容器径向裂纹的无损检测及其安全性分析

通过直探头、斜探头、TOFD (超声波衍射时差法)等方法,对S31603/Q345R复合板压力容器的径向裂纹进行无损检测以比较其缺陷检出能力;通过扫描电镜观察其微观结构,分析其失效机理;最后,通过数值计算分析其安全性能. 结果表明,直探头检测时回波面较小易导致漏检,TOFD检测时不锈钢粗晶粒产生的回波易掩盖径向裂纹产生的回波从而导致漏检,而斜探头因检测回波面大,检测效果优于直探头和TOFD,建议采用斜探头检测以确保径向裂纹的检出;通过扫描电镜发现爆炸复合板结合界面呈明显的正弦波状且存在元素相互扩散现象;且结合界面处存在的裂纹、空洞等缺陷使其强度降低;最后,通过数值计算分析发现该类裂纹的存在使得复合板压力容器存在较大的安全隐患.     

镀镍多壁碳纳米管对Sn-3.0Ag-0.5Cu无铅钎料焊点界面行为的影响

采用机械混合法制备了不同含量(0、0.05、0.1、0.2、0.5wt%)镀镍多壁碳纳米管(Ni-CNTs)复合Sn-3.0Ag-0.5Cu(SAC305)无铅钎料。采用F4N回流炉对SAC305-x(Ni-CNTs)钎料进行回流焊,利用电热鼓风干燥箱对焊点试样进行170 ℃时效(t=0、48 h)处理。结合DTA、SEM、EDS等分析手段研究了不同镀镍碳纳米管含量对Sn-3.0Ag-0.5Cu钎料润湿性、熔点和焊点界面金属间化合物(IMC)层的影响。结果表明:Ni-CNTs可以显著改善钎料的润湿性,降低钎料熔点;此外,Ni-CNTs可以有效抑制界面IMC层的生长,同时改变界面IMC组成。综合比较得出Ni-CNTs最佳添加量为0.05%,与Sn-3.0Ag-0.5Cu钎料相比,润湿角降低49.76%,熔点降低0.331 ℃;时效后界面IMC层厚度4.292 μm(t=0 h)、5.238 μm(t=48 h)相对于SAC305钎料界面IMC厚度6.529 μm(t=0 h)、8.255 μm(t=48 h)分别降低了34.26%(t=0 h)、36.55%(t=48 h),界面IMC层相组成转变为(Cu_1-xNi_x)₆Sn₅和(Cu_1-xNi_x)₃Sn。     

Interfacial reactions in white iron/steel composites

The interfacial phenomena occurring when a white iron of low melting point is cast onto a steel substrate are considered. Such layered composites offer the prospect of combining the toughness of steel and the wear-resistance of a white cast iron into a single structure. It is shown that an epitaxial interfacial layer of austenite is precipitated onto the steel substrate from the liquid phase, and that the thickness of the layer can be controlled by soak time at 1250 °C. Significant mass transfer of carbon takes place through this layer into the steel substrate.     

无钯镀镍碳纤维增强Sn-3.0Ag-0.5Cu复合钎料的制备

采用化学镀法在碳纤维表面制备无钯镍镀层,用粉末冶金法制备了以镀镍碳纤维为增强相的Sn-3.0Ag-0.5Cu复合钎料,借助于SEM、EDS、OM等检测手段对其微观组织进行分析,研究镀镍碳纤维含量对复合钎料微观组织和基本性能的影响。结果表明:镀镍碳纤维主要分布在复合钎料的晶界处;随着复合钎料中镀镍碳纤维含量的增加,其弥散度逐渐降低,熔点变化不大;当镀镍碳纤维含量(质量分数)大于1%时,镀镍碳纤维在晶界处的团聚现象严重,复合钎料的电阻率显著升高。添加1%的镀镍碳纤维有助于减小液态复合钎料在助焊剂界面和Cu基板处的表面张力,降低钎料基体的电流密度,使得复合钎料的润湿性提高,电阻率有所降低。     

新型无铅焊料合金Sn-Zn-Ga的研究

以Sn-Zn合金为母合金，添加Ga元素，得到了新型的无铅焊料合金。测量了其熔点、硬度、剪切强度和可焊性等性能。研究发现，Ga元素的添加使焊料的熔点降低，熔程增大。焊料的硬度和剪切强度有所降低。焊料的铺展率增大，浸润角减小，提高了焊料的可焊性。通过实验研究确定了具有较好综合性能的焊料的成分范围。     

硬质合金/钢钎缝中的夹杂物及其对接头力学性能的影响

以YG8硬质合金与45钢的钎焊接头为研究对象,选用BCu54ZnMnNiSn钎料钎焊。借助金相显微镜(OM)、扫描电镜(SEM)、能谱分析仪(EDS)、MTS万能力学试验机等手段分析了钎焊接头夹杂物与力学性能的关系。结果表明钎焊接头的夹杂物有氧化物、硫化物、磷化物、硅酸盐、硼化物等。剪切断口观察到大范围的层状撕裂和局部的小韧窝,说明断裂为韧-脆混合型断裂。在裂纹发源处很容易观察到Fe-Co-O,MnO,FeS-MnS,FeP,2MnO·SiO_2等非金属夹杂物。由于非金属夹杂物的熔点、沸点较高,与钎料基体的热膨胀系数差别较大,容易成为裂纹萌发并扩展的区域,宏观表现为剪切强度降低。     

Bi对Sn-0.3Ag-0.7Cu无铅钎料熔点及润湿性能的影响

研究了添加适量的Bi元素对低银型Sn-0．3Ag-0．7Cu无铅钎料合金性能的影响,应用差示扫描量热仪和SAT-5100型润湿平衡仪对Sn-0．3Ag-0．7Cu·xBi（x=0.1,3,4．5）钎料的熔点、润湿性能作了对比试验分析。结果表明,一定量Bi元素的加入可以降低Sn-0．3Ag-0．7Cu钎料合金的熔点,并改善其润湿性能。但过多的Bi元素会导致钎料的液固相线温度差增大,塑性下降,造成焊点剥离缺陷。综合考虑得到Sn-0．3Ag-0．7Cu-3．0Bi无铅钎料具有最佳的综合性能。     

真空电子器件用V-B系列钎料研究

采用真空-充氩熔炼V-B系列钎料,并通过球磨技术制成焊料粉末.实验表明:V-B系列钎料的真空钎焊性能优良;V-B系列块状钎料瞬间熔化并快速铺开,流动性好,润湿性好,表面均匀.V-B-Pd块状钎料的熔点为1730℃,V-B块状钎料的熔点为1740℃;V-B粉末钎料铺展均匀,有明显的润湿环,钎料铺展面积约占基体面积的3/4,钎料的熔点为1560℃.     

Study on the behavior characteristics of solder balls for FCBGA package

Warpage issues are of concern for flip chip Ball Grid Array (FCBGA) package reliability on thin substrates. Despite advantages in electrical performance of thin substrates, FCBGA warpage hampers reliability of the solder balls making up the ball grid array. Warpage and plastic strain of both the FCBGA package and solder balls are calculated under assembly conditions. Temperature dependent material properties were investigated using finite element analysis. FEM calculations of thermal deformation and equivalent plastic strain of solder balls considered to determine overall reliability of the solder balls. Solder ball plastic strain decreased with substrate core thickness. This can explain why solder ball reliability decreases with substrate thickness. Substrate surface warpage fluctuated significantly as core thickness decreased due to reduced stiffness. In addition, it is possible that solder balls and surface mounted components can be affected by surface fluctuations. Although thinner substrates have advantages in terms of electrical performance, high warpage is a critical root cause of package failure. Despite these tradeoffs, developing thinner substrates while avoiding warpage is a forefront issue.