Sn-9Zn/Cu焊点界面金属间化合物层结构研究

研究了过热度、冷却速率和时效处理对Sn-9Zn/Cu界面金属间化合物的形成及厚度的影响,并与同等条件下的Sn-3.5Ag-0.7Cu/Cu和Sn-37Pb/Cu界面作了比较。通过XRD、SEM及EPMA等检测发现,在Sn-9Zn/Cu界面上形成的金属间化合物可分为2层:近Cu侧的Cu-Zn化合物层和近焊料侧的Cu-Zn-Sn化合物层,同时在2层化合物的分界面上还检测出了大量的O。试验还发现,熔融过热度和冷却速率对焊料/Cu界面上金属间化合物的厚度有较大影响,随着熔融保温温度的升高和冷却速率的下降,厚度增加,且Sn-9Zn/Cu和Sn-3.5Ag-0.7Cu/Cu界面受熔融过热度和冷却速率的影响比Sn-37Pb/Cu界面大。在250℃+空冷的时效过程中,由于界面上Cu-Zn化合物层分解和Cu-Zn-Sn化合物层生长相互竞争,导致Sn-9Zn/Cu界面金属间化合物的厚度变化无明显规律。     

Sn-9Zn-0.1S/Cu焊点液固界面金属间化合物的生长动力学

采用扫描电镜和光学显微镜观察研究了230~260℃焊接温度范围内Sn-9Zn-0.1S/Cu焊点界面金属间化合物的结构及生长动力学.结果表明,在该焊点界面形成的化合物可分为两层:靠铜侧的是厚且平直的γ-Cu₅Zn₈化合物层;靠焊料侧的则为另一薄且呈扇贝、粒状的CuZn化合物层.提高钎焊温度及延长反应时间基本不改变Sn-9Zn-0.1S/Cu焊点界面金属间化合物的结构和成分,但会使形成的界面金属间化合物层厚度增加.γ-Cu₅Zn₈金属间化合物层的厚度与反应时间的平方根呈线性关系,表明其生长由扩散机制控制.根据阿伦尼乌斯公式,Sn-9Zn-0.1S/Cu焊点界面γ-Cu₅Zn₈金属间化合物层反应活化能为22.09 kJ/mol.     

Cu/Al复合材料退火过程中的界面组织演变

采用轧制复合法制备了Cu/Al复合板,并在350~450℃进行退火处理,利用金相显微镜、扫描电镜、能谱分析仪、X射线衍射仪等手段研究了Cu/Al界面的微观组织形貌和相组成。结果表明,Cu/Al界面扩散连接过程主要包括物理结合、金属间化合物形核、金属间化合物横向生长与增厚3个阶段,Cu/Al界面主要由Cu9Al4、CuAl、CuAl23种金属间化合物组成。金属间化合物形核需要一定的孕育期,孕育期受温度影响很大;金属间化合物层厚度与反应时间的关系符合抛物线规律,表明金属间化合物的生长动力学由体扩散控制;总金属间化合物层生长速率常数与反应温度之间满足Arrhenius关系,其生长激活能为119.08 kJ/mol。     

Sn-Ag-Cu无铅钎焊接头的电迁移行为研究

研究了Cu/Sn3.0Ag0.5Cu/Cu钎焊焊点在多场(磁场、温度场、电流)作用下电迁移时阳极、阴极界面金属间化合物的生长行为。结果表明:随着时效时间的延长,阳极金属间界面化合物显著增加,阴极金属间界面化合物逐渐减少,且阳极界面化合物的厚度增加量远大于阴极界面化合物厚度的减少量,48 h时,在电流密度为0.8×104 A/cm2下,阳极界面化合物厚度增加了8.8μm,阴极仅减少了0.39μm。     

Sn-3.5Ag-0.5Cu/Cu界面的显微结构

研究了热-剪切循环条件下Sn-3．5Ag-0．5Cu钎料／Cu界面的显微结构，分析了界面金属间化合物的生长行为，并与恒温时效后的Sn-3．5Ag-0．5Cu／Cu界面进行了对比。结果表明：恒温时效至100h，Sn-3．5Ag-0．5Cu／Cu界面上已形成Cu6Sn5和Cu3Sn两层金属间化合物；而热-剪切循环至720周Sn-3．5Ag-0．5Cu／Cu界面上只存在Cu6Sn5金属间化合物层，无Cu3Sn层生成，在界面近域的钎料内，颗粒状的Ag3Sn聚集长大成块状；在热-剪切循环和恒温时效过程中，界面金属间化合物的形态初始都为扇贝状，随着时效时间的延长逐渐趋于平缓，最终以层状形式生长。     

Sn/Cu接头界面金属间化合物层的生长及强磁场的影响

钎焊和扩散焊制备的Sn／Cu接头在无磁场下不同温度时效,研究接头界面处金属间化合物（IMC）层的生长行为。结果表明：两种接头界面IMC层在时效初始时刻的横截面和形貌均不同,在时效过程中的生长行为类似,钎焊和扩散焊接头界面IMC层的生长激活能分别为116和94kJ／mol。为研究强磁场对界面IMC层生长行为的影响,两种试样在190℃、磁场强度为8T时效。实验结果表明：两种接头界面IMC层的生长动力学相同,但晶粒形貌和晶体取向差别明显。     

Cu颗粒增强的Sn-9Zn复合钎料/Cu钎焊接头界面反应

研究了长时间再流焊条件下,在粉状Sn-9Zn无铅钎料中加入Cu颗粒增强质点(复合钎料)对Sn-9Zn/Cu钎焊接头界面反应的影响.结果表明,在Sn-9Zn无铅钎料中加入Cu颗粒,可有效降低Sn-9Zn/Cu钎焊接头界面金属间化合物(IMC)的生长速度,从而减小界面IMC层的厚度,减少IMC层内的柯肯达尔(Kirkendall)缺陷;IMC层的厚度随再流焊时间的增加而增加,随Cu颗粒加入量的增加而减小.在现试验条件下,IMC层由Cu-Zn金属间化合物组成,未检测到Cu-Sn金属间化合物的存在.     

铝硅焊丝成分对铜铝异种金属CMT焊接接头特征的影响

采用冷金属过渡(CMT)焊对异种金属T2和1060Al进行焊接,选用S301、ER4043、ER4047 3种焊丝作为填充材料,研究在适当工艺参数下,焊丝成分对焊接接头组织、相组成、界面化合物形态及硬度的影响。结果表明:3种焊丝焊接的接头均由焊缝区、结合区、熔合区组成,且靠Cu侧的焊缝结合区均生成了较厚的界面化合物层。结合区的组织主要为(α-Al+Cu Al2)共晶和Cu Al2金属间化合物相,当采用含Si量12.0%的ER4047焊接时结合区还析出了块状Si。焊丝中添加Si元素,抑制了靠Cu侧焊缝区界面化合物生长,并改变了化合物形态。同时,界面化合物生成,也导致3种焊缝均在靠Cu侧出现显微硬度的高峰区。     

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.     

U-Cu金属间化合物制备与表征

研究了U-Cu金属间化合物的制备与性能。利用纳米压痕、SEM、能谱仪等表征了化合物的形貌、成分和力学性质,如弹性模量、硬度等。结果显示在一定压力和温度作用下,在金属U和Cu界面获得了一定厚度的金属间化合物。扩散层成分为Cu和U,Cu/U比例约为78:22。对界面化合物进行了微区纳米压痕测试,结果显示U-Cu化合物弹性模量为121 GPa,压入硬度为5.2 GPa,热膨胀系数为7.3×10~(-5)K~(-1)。U-Cu化合物的应变硬化效应比金属U明显。金属U应变率效应比U-Cu化合物明显。     

Effect of electromagnetic vibration on the structure in solidified Al-4.5％Cu alloy under a strong magnetic field

同时施加静磁场和交变电流后, Al-4.5晶粒的细化程度随电流的增大而增加,随磁场增加先增加后略有降低.XRD结果表明,施加磁场后,晶粒的(111)晶向沿磁场方向取向.晶粒取向度随晶粒的增大而降低.从球形颗粒旋转取向和颗粒迁移角度推导了晶体粒径和取向的关系.     

电流密度对Cu/Sn-9Zn/Ni焊点液-固电迁移行为的影响

采用同步辐射实时成像技术对比研究了不同电流密度对Cu/Sn-9Zn/Ni焊点液-固电迁移行为和界面反应的影响。结果表明,当电流密度为5.0×10~3A/cm~2时,无论电子方向如何,钎料中的Zn原子均定向扩散至Cu侧界面参与界面反应,导致Cu侧界面处金属间化合物(intermetallic compounds,IMC)的厚度大于Ni侧界面处IMC的厚度;而当电流密度升高至1.0×10~4和2.0×10~4 A/cm~2时,钎料中的Zn原子均定向扩散至阴极界面,界面IMC的生长表现为"反极性效应",电流密度越高界面IMC的"反极性效应"越显著。液-固电迁移过程中Cu基体消耗明显,特别是在高电流密度条件下,电子从Ni侧流向Cu侧时,Cu基体的溶解厚度与时间呈现线性关系,电流密度越高Cu基体的溶解速率越快。此外,基于焊点中原子电迁移通量J_(em)和化学势通量J_(chem)对Zn原子和Cu在不同电流密度下的迁移行为进行了研究。     

磁场作用下电沉积镍层织构及表面形貌分析

分别在垂直和平行磁场环境下电沉积镍,利用XRD和SEM研究了电流密度、磁场强度、磁场方向、超声强度对镍晶镀层织构,以及磁场强度对镀层表面形貌的影响作用,并对其影响机理进行了分析。结果表明:增大电流密度对(200)晶面取向具有促进作用,随着电流密度的增大,晶面织构由以(111)为主变为以(200)为主;磁场强度增加会促使镀层织构(111)晶面取向增强,平行磁场相较于垂直磁场更有利于晶粒生长;超声作用会使晶粒由择优取向变为随机取向;此外,施加磁场作用后,晶粒尺寸随磁感应强度增加而减小,表面更加均匀。     

取向度对Nd—Fe—B磁体磁性能均匀性的影响

用数理统计方法研究了粉末烧结Ｎｄ－Ｆｅ－Ｂ永磁体磁性能的均匀性,分析发现,粉末取向度对均匀性有很大影响,随装填密度增加,取向度变小,磁性减弱,分布的离散度变宽。磁体磁通量的分布受成分、取向磁场和密度等多种随机因素的影响统计结果比较好地服从正态分布     

Magnetic field effects on the electrodeposition of nickel from a high pH watt's bath

The crystal orientations of electrodeposited nickel films were determined by means of X-ray diffraction analysis. The quantity of electricity used in the deposition was 50 C cm^-2. The current density ranged from 0.5 to 10 A dm^-2. The magnetic flux density ranged from 0 to 0.15 T. The crystal orientation of the deposited films is affected by the magnetic fields; the effect tending to a limit as the magnetic flux density is increased. The orientation does not change greatly with the magnetic pole on the cathode side. These effects are attributed to the Lorentz force on the ions which causes visible convection in the electrolyte and to the magnetic properties of nickel.     

纵向直流磁场对铝铜熔钎焊接头组织和性能的影响

采用TIG焊进行铝铜异种材料熔钎焊对接试验,通过添加Zn-2%Al药芯焊丝调控焊缝成分,并施加纵向直流磁场调控界面组织,接头力学性能显著提高. 结果表明,相比于无磁场,在纵向直流磁场的作用下,Cu侧IMC层的形状、厚度和化合物种类均发生变化:平均厚度明显变薄,由32.8 μm降至14.6 μm;形状由平直变为弯曲,起到“机械咬合”作用;Cu侧IMC层Al_4.2Cu_3.2Zn_0.7三元化合物的出现抑制了硬脆的AlCu与Al₂Cu化合物的生长,接头性能升高. 添加直流磁场后,接头抗拉强度均比无磁场时高,且接头抗拉强度随着磁场强度的增加呈现先增大后减小的趋势. 当焊接电流I = 95 A,焊接电压U = 16 V,焊接速度v = 140 mm/min,磁场强度B = 10 mT时,接头抗拉强度最高,达到110.8 MPa,比无磁场升高了约24%.     

Co基赫斯勒合金研究进展

Co基赫斯勒合金是一类具有高度有序晶体结构的金属间化合物,其化学组成常用Co2XY表示,其中X为过渡金属元素,Y为主族元素。相比于其他材料,它具有更高的自旋极化率、更高的居里温度以及更低的阻尼因子。基于这些优良特性使得Co基赫斯勒合金在自旋阀、隧道结及半导体自旋场效应管等自旋电子学器件中具有巨大的应用前景。本文回顾了近年来国际上关于的Co基赫斯勒合金在垂直磁各向异性和自旋轨道转矩上的研究,从合金成分、微观结构、磁性层的厚度、缓冲层的材料、氧化物层的材料、元素扩散等方面总结了垂直磁各向异性和自旋轨道转矩的影响因素。对垂直磁各向异性和自旋轨道转矩的影响因素的总结有助于我们更好地理解其深层物理机制以及在未来研究中的挑战与前景。     

强磁场下过共晶铝硅合金凝固过程中初晶硅的迁移行为

研究了在磁场梯度约为25T/m条件下不同磁场强度以及磁场强度约为5T时不同磁场梯度对半熔态Al-18Si合金凝固过程中初晶硅迁移行为的影响。结果表明:当磁场强度大于2.3T时,初晶硅开始迁移,但没有偏聚;当磁场强度达到6.6T时,初晶硅发生迁移并聚集,产生明显的聚集层;且随着磁场强度的进一步增大(磁场强度分别增至7.7和9.9T),聚集层的厚度基本保持不变;当磁场强度不变,随着磁场梯度的增大,初晶硅的偏聚量增加,晶粒尺寸变小。并对磁场强度影响初晶硅迁移的机制进行了探讨。     

Effect of a direct magnetic field on the interfacial microstructure between molten aluminium and solid iron

Many processing techniques, such as hot dip aluminizing, bimetal formation, liquid metal corrosion, cementing, welding and diffusion bonding, are basically dependent on interfacial reactions [1-3]. It is therefore important to investigate the formation and growth of intermetallic layers at the interface. There have been several studies carried out to examine chemical compositions and growth kinetics of intermetallic layers in the Al-Fe system [4-9]. Most authors have come to an agreement that…