新型60Si40Al合金封装材料的喷射成形制备

利用喷射成形技术制备了60Si40Al合金新型电子封装材料.研究了各工艺参数对沉积坯件的影响,确定了较佳工艺参数.研究了材料的显微组织以及沉积态合金在加热保温过程中的组织转变规律,确定了热等静压温度,进行了热等静压致密化处理.研究结果表明:材料显微组织细小,一次硅相尺寸约为10μm,且均匀弥散分布,该材料的热膨胀系数为9×10-6～10×10-6/K,热导率约为110W/(m*K),是一种理想的电子封装材料.     

粉末粒度对高硅铝合金显微组织及性能的影响

通过对快速凝固高硅铝合金粉末(Al-30%Si)进行真空包套热挤压,制备出高硅铝合金电子封装材料,研究了粉末粒度对高硅铝合金材料组织及性能的影响.利用金相显微镜、扫描电镜、万能电子拉伸机、差热分析仪、TR-2热物性测试仪等设备系统测试和分析了该材料的显微组织、力学和物理性能.结果表明:原始粉末颗粒尺寸大小能显著影响材料热挤压后的显微组织和性能.原始粉末颗粒越细小,其硅相越细小、抗拉强度和致密度越高、气密性越好、热导率和热膨胀系数越低.     

喷射成形7055铝合金的显微组织和力学性能

采用全自动控制往复喷射成形工艺制备了7055铝合金的大规格喷射成形锭坯.通过显微组织分析和力学性能测试,研究工业规格喷射成形7055铝合金的初始组织、挤压工艺及热处理制度对显微组织和力学性能的影响.结果表明,喷射成形7055铝合金锭坯规格可达d 260 mm×1600 mm,晶粒为等轴状,粒度宏观均匀,主要在20～30 μm,组织无明显宏观偏析,锭坯致密度达到98.2 %.喷射成形态材料的T6态σb为500～543 MPa,显示控制往复喷射成形铝合金锭坯冶金质量优越.喷射成形锭坯经过小挤压比变形后达到全致密,大规格产品的T6态纵向σb提高到745 MPa,δ为12.8 %.     

喷射沉积电子封装用高硅铝合金的研究进展

微电子技术的飞速发展对电子封装材料提出更高的要求,传统电子封装材料已难以满足现代封装需要。新型喷射沉积电子封装用高硅铝合金以其组织细小均匀、各向同性、热膨胀系数低、热导率高、密度低,且具有良好的机械加工、涂覆性能以及焊接性能等优良的综合性能成为研究焦点。主要探讨高硅铝合金的喷射沉积制备方法、组织性能和研究动态,并对其发展前景进行展望。     

热等静压对电子封装60wt%Si-Al合金组织与性能的影响

采用喷射成形技术制备了新型电子封装材料60wt%Si-Al合金,选用两种热等静压工艺对其进行致密化处理,研究热等静压对材料组织和性能的影响。观察、分析了热等静压致密化后合金组织,测试了热等静压后合金的致密度、导热及热膨胀性能。结果表明,热等静压可有效减少或消除喷射成形60wt%Si-Al合金坯件内部的缩松缩孔,使合金接近理论密度。固态(520℃)热等静压后的合金相比半固态(600℃)热等静压合金,表现出更高的致密度、热导率和更低的热膨胀系数。     

喷射成形Al-Fe-V-Si系耐热铝合金的制备工艺和性能

采用喷射成形方法制备了不同成分的Al-Fe-V-Si耐热铝合金，对喷射成形工艺参数进行了优化，对沉积坯件的热挤压工艺进行了探索，对材料的组织进行了分析，并对不同成分材料的性能进行了比较。结果表明：当喷射成形工艺参数选择合理时，沉积坯件具有良好的成形性与致密度，在随后的热挤压过程中，通过较低的挤压比即可使材料达到全致密；沉积坯件热挤压温度的降低有利于使材料获得更高的力学性能；同时，通过对合金成分的优化，可以获得加工和使用性能更加优良的Al-Fe-V-Si耐热铝合金。     

喷射成形70Si30Al合金在加热保温过程中显微组织的演变规律

利用喷射成形技术制备了70Si30Al合金新型电子封装材料,研究了沉积态合金的显微组织及其随温度变化的规律。结果表明:沉积态70Si30Al合金显微组织细小,初生硅相为不规则的块状,均匀弥散分布,初生硅相之间主要是过饱和α(Al)相和铝硅伪共晶相;70Si30Al合金在620℃以下保温90 min,初生硅相没有明显长大,但随着温度的升高出现球化现象,过饱和α(Al)相没有显著变化,铝硅伪共晶相在566~582℃之间熔化,随着温度的升高,熔化相增多并互相凝聚在一起;合适的喷射成形70Si30Al合金热加工变形温度为560~590℃。     

喷射成形高强铝合金方包套锻造致密化实验研究

为提高喷射成形沉积态锭坯的致密度及力学性能,开展了方包套锻造实验及T6热处理实验,分析了不同方包套材料及厚度对致密度和力学性能的影响规律.结果 表明,方包套材料选用45钢时比选用7075铝合金时的焊接性能和锻造成形性好.与厚度为3 mm的方包套相比,厚度为5 mm的方包套在锻造过程中与坯料贴合紧密,变形相对较均匀.喷射...     

喷射成形50Si50Al合金的组织与性能

采用双喷嘴扫描喷射成形工艺制备了大规格50Si50Al电子封装材料的锭坯,经热等静压后尺寸达到φ400 mm×700 mm.采用扫描电镜和金相显微镜研究了合金的显微组织演变,利用热膨胀仪及万能拉伸试验机检测了合金的热膨胀系数、抗弯强度、抗拉强度.结果表明:利用喷射成形及热等静压制取的Si-Al合金,得到硅相呈均匀弥散分布的组织,部分为骨架状,部分为颗粒状,富Al相围绕Si相间隙呈网络分布.沉积态由于气体滞留及凝固收缩存在三类孔洞,分别为气体滞留型、凝固收缩型及间质性孔洞.50Si50Al合金的这种特殊结构有效地降低了合金的热膨胀系数,室温至200℃的实测值与Turner模型吻合较好.     

高硅铝合金电子封装材料研究进展

阐述电子封装材料的基本要求,论述高硅铝合金材料的研究概况及其性能特点,分析熔炼铸造、浸渗法、快速凝固/粉末冶金和喷射沉积制备方法的优缺点,并指出高硅铝合金电子封装材料的发展方向。     

Distribution and Evolution of Porous Defects in Spray Formed 7XXX Aluminum Alloy

利用喷射成形技术制备了Al-10.8Zn-2.8Mg-1.9Cu-0.16Zr合金,通过金相显微镜和场发射扫描电镜研究了喷射成形合金的微观组织,总结了沉积坯中孔隙的形貌特点,分析了合金中孔隙的形成机制,并对热等静压和均匀化热处理对沉积坯缺陷的影响进行了研究。结果表明,沉积坯中的孔隙主要有搭接型孔隙、连通型孔隙和气孔,缺陷种类及分布与沉积坯位置有一定的关系,沉积坯芯部缺陷主要为搭接型孔隙和气孔,沉积坯边部连通型孔隙较多,尺寸较大。气孔内壁平滑内凹,形貌类似球形,其余孔隙为不规则形貌。热等静压处理可以消除气孔以外的其他孔隙,热处理后沉积坯中的气孔重新出现。     

Property measurements on spray formed Si-Al alloys

A novel Si-Al alloy was prepared by spray forming process for electronic packaging. Property measurements on spray-formed Si-Al alloys after hot pressing were carried out. The results indicate that the alloys (Si-(30%-40%)Al) have advantageous physical and mechanical characteristics, including low coefficient of thermal expansion (6.9×10-6-8.7×10-6/K), high thermal conductivity (118-127 W/(m·K)), low density (2.421×103-2.465×103 kg/m3), high ultimate flexural strength (180-220 MPa) and Brinell hardness (162261). The alloys are easy to machine to tight tolerances using standard machine tools and they can be electroplated with gold finishes and soldered with Sn-Pb alloy without any difficulty.     

高硅铝合金粉末的高温空气氧化预处理工艺

通过对铝硅合金粉末采用高温空气氧化预处理,然后进行包套热挤压,制备了Al-12Si共晶及Al-30Si过共晶高硅铝合金材料。利用氧分析仪、金相显微镜、扫描电镜及透射电镜等分析检测设备,对预处理粉末的氧含量与组织及所制备材料组织进行分析比较。结果表明：铝硅合金粉末氧含量随氧化时间延长而逐渐增加,氧化速度随氧化时间延长而下降;粉末颗粒表面氧含量明显高于颗粒内部的;在相同氧化时间内,Al-30Si粉末氧含量的增加大于Al-12Si的,Al-30Si粉末的氧化速度更快;合金粉末经高温空气氧化预处理后,晶粒出现不同程度的长大,Al-12Si共晶合金的晶粒长大不明显,而Al-30Si过共晶合金晶粒长大十分明显。     

高体分比SiCp／Al复合材料的近净成形技术

高体积分数SiCp／Al复合材料具有优异的热物理性能,且密度较低,是非常理想的电子封装材料。但是由于其本身高的脆性和硬度,使得该材料很难通过二次机械加工成所需要的形状,严重制约了该材料的应用：采用粉末注射成形-无压熔渗工艺成功实现了高体积分数SiCp／Al复合材料的近净成形：采用该工艺所制备的复合材料的致密度高于99％,可实现热膨胀系数在（5—7）×10^-6K^-1范围内进行调节,材料的热导率高于185W／（m·K）,抗弯强度高于370MPa,气密性可达10^-11Pa·m^3·s^-1,各项指标均叮以满足电子封装对材料的性能要求,另外为了实现SiCp／Al复合材料与其他材料的封接,项目成功开发了一种Al—Si—Cu系焊料,封接后器件的各项性能指标尤其是气密性也均能满足使用要求。     

共晶高硅型铝合金焊丝CHM-Al4047的研制

采用连铸连轧+机械刮削光亮化工艺制备共晶高硅型铝合金焊丝CHM-Al4047,选择6061－T6铝合金板材作为试验母材进行焊接试验,并分析焊接接头致密性、力学性能及各微区金相组织。结果表明,焊件射线检测为Ⅰ级,接头抗拉强度均值201 MPa,接头系数0．69,弯曲性能优良;焊缝组织为针状共晶硅+细颗粒共晶硅+α(Al),热影响区Mg2Si相聚集长大形成稳定团簇状β相,导致接头热影响区软化,拉伸试样断裂于热影响区。     

Machinability of hypereutectic silicon-aluminum alloys

The machinability of high-silicon aluminum alloys made by a P/M process and by casting was compared. The cutting test was conducted by turning on lathes with the use of cemented carbide tools. The tool wear by machining the P/M alloy was far smaller than the tool wear by machining the cast alloy. The roughness of the machined surface of the P/M alloy is far better than that of the cast alloy, and the turning speed did not affect it greatly at higher speeds. The P/M alloy produced long chips, so the disposal can cause trouble. The size effect of silicon grains on the machinability is discussed.     

固溶成形工艺对6016铝合金组织及力学性能的影响

针对铝合金在室温下塑性差等问题,结合铝合金固溶处理特点,采用了固溶成形工艺制备零件。为获得6016-T6铝合金固溶成形最优工艺参数,利用电子拉伸试验机对6016-T6铝合金板进行不同加热温度及冷却方式的研究,分析了不同固溶工艺参数对其组织与力学性能的影响规律。结果表明,冷却速度对材料的组织性能影响较大,固溶工艺参数为550℃×5 min,水冷时,其抗拉强度可达到300 MPa以上。采用了上述工艺参数对铝合金后风档下横梁进行了测试验证,试制出合格的成形件,热冲压件力学性能可达308 MPa。     

钇含量对电弧增材制造2319铝合金组织与性能的影响

以不同钇含量的2319铝合金丝材为原材料,采用基于冷金属过渡的电弧增材制造工艺(wire arc addictive manufacturing,WAAM)制备2319铝合金,研究了钇含量对WAAM 2139铝合金的显微组织及力学性能的影响. 结果表明,添加Y元素可明显细化直接沉积态WAAM 2319铝合金的晶粒,细晶强化及第二相强化作用显著,间接影响了时效过程析出的二次析出相θ′的数量,同时,未对直接沉积态WAAM 2319铝合金中气孔缺陷的大小、分布产生显著影响. 随着钇含量的增加,合金凝固过程含钇化合物在晶粒交汇处偏析程度增大,使得合金成分过冷度减小,导致WAAM 2319铝合金的晶粒尺寸呈现先减小后增大的趋势,抗拉强度和屈服强度呈现出先上升后下降趋势,断后伸长率逐渐下降. 当钇含量为0.15%时,WAAM 2319铝合金表现出最优的力学性能,即抗拉强度484 MPa、屈服强度348 MPa和断后伸长率10.5%.     

AlP变质Si合金化ZA84合金的组织及力学性能

借助光学显微镜和JEM-2000FX透射电子显微镜(配备OXFORD ISIS EDXS附件)等分析手段,研究了AlP变质Si合金化ZA84合金的组织及力学性能。结果表明,ZA84合金、Si合金化ZA84(S1)合金及AlP变质Si合金化ZA84(P01)合金经固溶处理后,其Mg2Si及τ相的尖锐棱角变钝。ZA84合金的峰值时效时间在2 h,其纳米级的析出相沿基体α-Mg的(0001)密排面的[1010]晶向析出,而S1及P01合金的峰值时效时间推迟至8 h左右,其纳米级的析出相无取向分布。合金的析出机制均为连续析出。ZA84合金通过Si合金化、AlP对组织的变质和细化以及合金热处理,其力学性能得到了显著提高。