Ni含量对304/Sn-8Sb-4Cu-xNi/304钎焊接头组织与剪切性能的影响

研究了Ni含量对Sn-8Sb-4Cu-xNi(x=0, 0.5, 1和2,质量分数)钎料熔点和微观组织的影响,用Sn-8Sb-4CuxNi钎料对304不锈钢进行钎焊连接,分析了接头的界面组织与剪切性能.结果表明,添加不同含量的Ni后,Sn-8Sb-4Cu-xNi均为近共晶钎料,其熔点约为245℃;Sn-8Sb-4Cu钎料组织由α相基体、Sb₂Sn₃+Cu₆Sn₅+Sn复合相和Cu₆(Sn,Sb)₅相组成.添加Ni元素后,钎料中块状Cu₆(Sn,Sb)₅转变为细小、均匀分布的(Cu,Ni)₆(Sn,Sb)₅.当Ni含量小于1%时,随Ni含量的增加,钎料中的复合相和(Cu,Ni)₆(Sn,Sb)₅相均增加;当Ni含量为2%时,钎料中的复合相和(Cu,Ni)₆(Sn,Sb)₅相均减少,但(...     

采用Sn-Bi钎料钎焊Bi2Te3基热电材料与无氧铜

Bi2Te3基热电材料需与电极Cu连接构成热电模块.采用无铅钎料Sn-Bi及钎剂实现了大气环境中分别直接钎焊p型(Bi,Sb)2Te3与无氧Cu和n型Bi2(Te,Se)3与无氧Cu.观察了接头的组织及Sn,Cu,Bi元素在接头处的线分布和面分布.通过研究表明,Sn元素与p型(Bi,Sb)2Te3的反应比与n型Bi2(Te,Se)3剧烈,在(Bi,Sb)2Te3与Sn-Bi界面处形成了5～7 μm的Sn反应层;Cu元素在Cu/Sn-Bi界面处也形成几微米的反应层;温度增加,两种反应的程度均有增加趋势.利用Gleeble1500D试验机测试了两种类型接头的抗剪强度,结果表明,(Bi,Sb)2Te3/Sn-Bi/Cu接头平均抗剪强度为5.1MPa,Bi2(Te,Se)3/Sn-Bi/Cu接头则为4.4 MPa,(Bi,Sb)2Te3/Sn-Bi/Cu接头强度分散性高于Bi2(Te,Se)3/Sn-Bi/Cu接头.接头主要断裂于反应层,反应层的成分、组织和厚度是影响接头强度的关键因素.     

焊接时间及焊接温度对Sn35Bi0.3Ag/Cu焊接接头性能的影响

分别在不同焊接时间和不同焊接温度下制备了Sn35Bi0.3Ag/Cu焊接接头,采用扫描电子显微镜(SEM)、万能拉伸试验机、超声波成像无损探伤检测仪等测试手段,研究了焊接时间(1～9 min)和焊接温度(210～290℃)对Sn35Bi0.3Ag/Cu焊接接头微观结构和力学性能的影响.结果表明,在焊接过程中,Cu元素扩散到焊接界面处,形成了(Cu₆Sn₅,Cu₃Sn)界面层,同时发现生成的Ag3Sn相能够抑制界面层的生长.随着焊接时间的延长或焊接温度的升高,反应层变厚,抗剪强度先增大后减小.对焊接接头断口形貌分析发现,焊接接头的断裂由Bi相颗粒及Cu₆Sn₅颗粒共同作用.焊接接头的断裂发生在IMC/焊料一侧,Bi相颗粒及Cu6Sn5颗粒共同影响着接头的抗剪强度.此外,当焊接时间为3 min、焊接温度为230℃时,接头的钎着率最大,为99.14%,抗剪强度达到最大值,为51.8 MPa.     

Sb,Bi和Fe对Cu-8P共晶合金熔点和组织的影响

采用NETZSCH DSC 404型差示扫描量热仪(DSC)、扫描电子显微镜(SEM)等手段研究了添加元素Sb,Bi和Fe对Cu-8P共晶合金熔点和组织的影响.实验结果表明:Sb,Bi和Fe均能降低Cu-8P合金的熔点.一定量的Sb与Cu,P形成低熔点相,从而大幅降低了Cu-8P合金的熔点,使其熔点降低近200℃;加入少量Bi后,Bi与Cu在共晶团晶界上形成熔点为270℃左右的低熔点化合物,且Bi的加入明显细化Cu-8P合金共晶团,从而使Cu-8P合金的熔点降低;加入Fe能明显细化Cu-8P合金的共晶团,使层片间距由8 μm减为2μm以下,并使共晶团由层片状向短棒状转变,虽然Fe与Cu形成熔点为806℃的高温相,但Fe的细化作用使得Cu-8P合金的熔点降低,但降低幅度不大.同时得出形成低熔点的化合物(相)和细化晶粒是降低合金熔点的有效途径.     

合金元素Cu对不锈钢钎焊接头组织及性能影响的研究

在BNi-7钎料中添加合金元素Cu用于焊接316L不锈钢,在钎焊温度为980℃、保温时间为10 min、钎焊间隙为100μm的条件下,研究了钎焊接头的微观结构、剪切强度以及端口形貌随不同Cu添加量的变化规律。结果显示,接头主要由不锈钢/钎料界面的Ni(Fe,Cr,Cu)固溶体和钎缝中心大花纹状的Ni(Fe,Cr,Cu)-CrNiP共晶组织和细点状的Ni3P-Ni(Fe,Cr,Cu)共晶组织组成。随着Cu添加量增加,钎缝中心的大花纹状的Ni(Fe,Cr,Cu)-CrNiP共晶组织增加,韧性相Ni(Fe,Cr,Cu)数量增加。接头的抗剪强度随着Cu添加量的增加而增加。当铜添加量为9%时,接头的抗剪强度最大为118 MPa。和不添加合金元素Cu比较,添加Cu元素的接头断口上有较多的撕裂棱,接头的韧性更好。     

Sb含量对Sn-Bi系焊料性能的影响(英文)

研究Sb元素含量对Sn-Bi系焊料性能的影响。通过差示扫描量热法研究Sn-Bi-Sb焊料的熔化行为。采用铺展实验研究焊料在Cu基板上的润湿性。测试Sn-Bi-Sb/Cu结合界面的力学性能。结果表明:三元合金中含有包共晶反应形成的共晶组织,随着Sb含量的增加,共晶组织增多;在加热速率为5°C/min的条件下,三元合金显示出更高的熔点和更宽的熔程;添加少量Sb对Sb-Bi系焊料的铺展率有影响;在焊料铺展过程中形成反应过渡层,反应过渡层中存在Sb元素而无Bi元素,过渡层厚度随着Sb元素含量的增加而增大。Sn-Bi-Sb焊料的剪切强度随着Sb元素含量的增加而升高。     

Mg/Cu异种材料共晶反应钎焊连接研究

采用共晶钎焊工艺对Mg/Cu异种材料进行连接,焊后利用扫描电镜和EDS对焊接接头的微观组织及元素扩散行为进行了研究.在焊接温度为500℃,焊接时间为5min,焊接压力为2MPa的工艺下,焊接接头最高抗拉强度为42 MPa.     

低膨胀高温合金GH783电子束焊接头组织及性能研究

采用电子束焊接的方法焊接GH783合金,焊缝枝晶间偏析生成Laves/γ相共晶,1 121℃固溶处理后大部分Laves/γ相消除,β相在枝晶间析出,标准热处理后β相的数量增加,γ’相在基体中弥散析出。焊接接头的硬度分布较为均匀,焊缝中的γ-γ’-β三相组织保证了接头的力学性能,使接头的室温抗拉强度比母材略高,650℃的抗拉强度与塑性均高于母材,750℃的抗拉强度和塑性与母材接近,接头同时具有优良的持久性能。     

挤压铸造高强韧AlSiMgMn合金的组织和性能

设计并采用挤压铸造工艺制备了3种高强韧AlSiMgMn合金。利用金相显微镜(OM)、扫描电镜(SEM)和能谱分析(EDS)等手段,研究了合金元素和热处理工艺对挤压铸造AlSiMgMn合金的微观组织和力学性能的影响。结果表明,Sr变质后挤压铸造AlSiMgMn合金中共晶Si变质等级超过AFS 5级,优化的热处理工艺为535℃×4h固溶+160℃×6h时效;当Mg含量从0.3%增加到0.5%,合金的抗拉强度和屈服强度分别增加60 MPa和70 MPa。添加Cu元素的AlSiMgMn合金采用Sb变质,共晶Si变质为AFS 3~4级,虽然热处理后共晶Si相球化良好,但铸造过程中不均匀变质导致颗粒出现团聚。该合金在优化的T6热处理下,抗拉强度为435 MPa,屈服强度为338 MPa,伸长率为7.0%。     

保温时间对Mg/Cu共晶反应钎焊连接的影响

采用共晶钎焊工艺对Mg/Cu异种材料进行连接,研究了不同保温时间对接头微观组织及力学性能的影响.结果表明,在焊接温度为500℃、保温时间为30 min、焊接压力为2MPa的工艺下,焊接接头最高抗拉强度为54 MPa.     

Sn改性Ti-Zr-Cu-Ni钎料的微观组织和力学性能

采用自制Ti-Zr-Cu-Ni-Sn钎料钎焊TA2钛合金,研究了不同Sn元素含量改性Ti-Zr-Cu-Ni钎料的熔化特性、微观组织及物相、润湿及熔蚀性、接头拉伸强度。研究表明,Sn含量增加,Ti-Zr-Cu-Ni-Sn钎料固、液相线温度基本升高,但温度差值基本变窄,可更好地抑制钎焊界面脆性化合物形成。Ti-Zr-Cu-Ni-5Sn钎料组织由Ti、Zr基体和晶体相构成,Sn倾向与Ti、Zr结合形成Ti₂Sn₃、Ti₆Sn₅、Zr₅Sn₃等低熔点共晶相。Sn≤1.5%时,随Sn含量增加,钎料对TA2钛合金的润湿性逐渐变差;继续增加Sn,钎料润湿性改善,添加5%Sn的钎料对基体润湿最佳。添加5%Sn并降低Cu、Ni总量的改性钎料对TA2钛合金熔蚀减弱。相同钎焊工艺下,添加5%Sn接头的强度和塑性均有提升。钎焊温度升高,Ti-Zr-Cu-Ni钎料产生更多强化物相,致接头强度大幅提升,而Ti-Zr-Cu-Ni-5Sn钎料产生的含Sn物相强化作用对接头强度提升有限;相...     

Combined effects of Bi and Sb elements on microstructure,thermal and mechanical properties of Sn-0.7Ag-0.5Cu solder alloys

This research investigated the combined effects of addition of Bi and Sb elements on the microstructure, thermal properties, ultimate tensile strength, ductility, and hardness of Sn-0.7Ag-0.5Cu (SAC0705) solder alloys. The results indicated that the addition of Bi and Sb significantly reduced the undercooling of solders, refined the β-Sn phase and extended the eutectic areas of the solders. Moreover, the formation of SbSn and Bi phases in the solder matrix affected the mechanical properties of the solder. With the addition of 3 wt.% Bi and 3 wt.% Sb, the ultimate tensile strength and hardness of the SAC0705 base alloy increased from 31.26 MPa and 15.07 HV to 63.15 MPa and 23.68 HV, respectively. Ductility decreased due to grain boundary strengthening, solid solution strengthening, and precipitation strengthening effects, and the change in the fracture mechanism of the solder alloys.     

时效处理对AlSi9Cu3压铸铝合金组织和力学性能的影响

通过拉伸试验、光学显微镜、扫描电镜及能谱仪等分析手段研究了T5时效处理(160 ℃×6 h)后AlSi9Cu3高压铸造(HPDC)铝合金的显微组织、力学性能和拉伸断口形貌。结果表明,AlSi9Cu3高压铸造铝合金试样经过时效处理后,显微组织主要为等轴晶状的初生α-Al、共晶Si相以及析出θ-Al₂Cu相和α-Fe相。析出的平衡相θ-Al₂Cu弥散分布在晶界上,提高了AlSi9Cu3压铸铝合金的强度和硬度。时效处理后,AlSi9Cu3压铸铝合金的抗拉强度、屈服强度、伸长率和硬度分别为375 MPa、258 MPa、4.0%和94 HBW。同时在AlSi9Cu3压铸铝合金的拉伸断口观察到了准解理和少量沿晶断裂特征。     

Effects of Homogenized Treatment on Microstructure and Mechanical Properties of AlCoCrFeNi_(2.2) Near-Eutectic High-Entropy Alloy

A 4 kg AlCoCrFeNi_(2.2) near-eutectic high-entropy alloy ingot was prepared by vacuum medium frequency induction melting. The effects of homogenized treatment on microstructure and mechanical properties of AlCoCrFeNi_(2.2) were studied. The results showed that all the alloys consisted of the primary FCC phases and eutectic FCC/B2 phases. After homogenized treatment, lots of precipitated phases appeared in the primary phase. The hardness of the as-cast alloy was HV296. The hardness values of samples were decreased and were around HV250 after homogenized treatment. The tensile fracture strength of the as-cast alloy reached 900 MPa, while the elongation was 18%. After homogenized treatment at 900 ℃, the alloy showed the most excellent mechanical properties with the fracture strength 880 MPa and the elongation was 29%, respectively. All the alloys displayed a mixture fracture mechanism, including ductile fracture in primary FCC phases and eutectic FCC phases, and brittle quasi-cleavage fracture in eutectic B2 phases. Through a simple heat treatment method, the strength of the alloy was not reduced but the plasticity was greatly enhanced, which was more conducive to the industrial application prospects.     

时效处理对镍/巴氏合金界面组织及性能的影响

为了考究铜基轴瓦的加速破坏过程,主要分析等温时效处理对巴氏合金基体及Sn/Cu接头、Sn/Ni接头、镍/巴氏合金静浇试样的界面组织和结合强度的影响规律.结果表明,经176℃,500 h时效处理后,巴氏合金基体中Cu₆Sn₅相的比例显著增加;镍/巴氏合金界面化合物相（可能是Ni₃Sn₄相）呈现增厚趋势,其增厚速度慢于Cu₆Sn₅相的增长.随着时效时间延长,Sn/Cu、镍/巴氏合金的结合强度均逐渐降低,500 h后分别降至22和48 MPa,前者降低的原因是界面附近Cu₆Sn₅脆性相的堆积生长,后者虽降低但仍满足技术要求.在铜基体表面增加镍中间层可有效抑制Cu₆Sn₅相的形成,保证时效处理后铜基轴瓦的工业使用性.     

Al-Zn-Ni-Mg-Cu变形铝合金的共晶强化效应

在Al-Zn-Mg-Cu变形铝合金中加入质量分数3%～5%的Ni元素,通过共晶反应形成了大量的Al_3Ni相,除MgZn_2相时效强化以外还增加了Al_3Ni相的弥散强化作用。Ni含量的增加既改善了Al-Zn-Mg-Cu变形铝合金的铸造性能和可焊性,又提高了抗拉强度和屈服强度。Al-Zn-Ni-Mg-Cu铝合金较佳的成分为Al-5.6Zn-3.5Ni-2Mg-1Cu,其抗拉强度、屈服强度和断后伸长率分别为650 MPa、572 MPa和7.5%,焊接接头的抗拉强度和断后伸长率分别为323 MPa、2%。随着强度的增加,Al_3Ni相由界面撕裂转变为自身断裂,Ni含量的增加提高了Al_3Ni的强化效果,但不宜超过共晶点。降低Al_3Ni相的长径比能抑制Al_3Ni相的自身断裂,Al_3Ni相的均匀分布能阻碍再结晶晶粒的异常长大。     

快速凝固Cu-5Ag-0.5Zr-0.4Cr-0.35Nb合金的组织与力学性能

采用快速凝固方法制备了Cu-5Ag-0.5Zr及Cu-5Ag-0.5Zr-0.4Cr-0.35Nb(wt%)合金粉末,采用热等静压将粉末压制成坯料,随后进行热锻、冷轧处理。测试了合金在室温及高温(500 ℃)下的力学性能,并分析了合金的显微组织及断口形貌。结果表明,冷轧态合金具有更优异的室温拉伸性能,冷轧态Cu-Ag-Zr合金抗拉强度为739.3 MPa,伸长率7.1%,这与铜基体中密集的Cu₄AgZr颗粒及纳米级Ag颗粒有关。除Cu₄AgZr颗粒及Ag颗粒外,Cr、Nb元素的添加还生成高温稳定的Cr₂Nb颗粒,同时提高了合金的室温和500 ℃拉伸强度。冷轧态Cu-Ag-Zr-Cr-Nb合金的室温极限抗拉强度和伸长率分别为799.1 MPa与5.3%。因为热锻态合金晶粒尺寸粗大,Ag颗粒尺寸细小,相比冷轧态合金拥有更好的抗高温弱化性能。热锻态Cu-Ag-Zr-Cr-Nb和Cu-Ag-Zr合金的500 ℃抗拉强度分别为186.8和129.2 MPa,而冷轧态Cu-Ag-Zr-Cr-Nb和Cu-Ag-Zr合金在500 ℃抗拉强度分别仅为113.1和95.4 MPa。     

微电子封装低温Sn-xBi-yM合金钎料研究现状与展望

小型化、多功能电子产品的发展使器件在封装和组装过程中面临热损伤和基板翘曲等问题。为了减小电子封装和组装过程对芯片和器件的热影响,需要研究和开发低熔点的互连材料。锡铋（Sn-Bi）合金钎料由于低熔点、低成本、良好的润湿性和机械强度等特性受到了广泛关注,但是其中脆性Bi相的偏析却不利于器件的长期服役可靠性。通过在Sn-Bi钎料中添加合金元素构成Sn-xBi-yM形式的合金钎料可以有效改善Sn-Bi合金钎料及其焊点的服役可靠性。本文从钎料合金化的角度出发,分析并总结了不同合金元素对Sn-Bi钎料的熔点、润湿性、微观组织、机械性能、界面反应及可靠性的影响。并根据现有的研究成果,展望了锡铋合金钎料未来的发展方向。