锡晶须生长及抑制试验研究

介绍了锡晶须问题及其危害;总结了晶须产生理论的5种学说以及抑制晶须生长的6种办法;开展了无铅焊点与有铅焊点的晶须生长对比试验研究工作,并在无铅焊点表面观察到了晶须生长现象;开展了敷形涂敷对于晶须生长的抑制试验工作,经过敷形涂敷的无铅焊点未观察到晶须生长现象。     

抑制镀锡层晶须生长新方法

电子工业中的零部件广泛采用镀锡,这是为了保护铜导电基体防止腐蚀和便于焊锡装配电子元件.由于锡的零部件配装的电子设备在长期存放过程后,产生锡层晶须,会发生设备内部因短路而发生故障.因而严重危害电子设备的正常工作.为了防止产生锡层晶须,采取以下方法:     

电镀雾锡层锡晶须生长机制的研究

研究了电镀雾锡层锡晶须在不同时效温度下的生长情形,并以统计方式探讨了锡晶须在不同形状的基材上的生长机制。结果表明：弯曲的引脚处会产生拉张及压缩应力,在凹面区域及其两侧平面所受到的压缩应力会促进锡晶须的生长,而在凸面区域及其两侧平面所受到的拉张应力会抑制锡晶须的生长;对比采用不同热处理温度的情况,锡晶须的数量和长度皆会随着温度的升高而减少。     

锡后处理对锡晶须生长的影响

研究咪唑化合物有机保护涂层对锡晶须产生过程的影响。结果表明,对纯锡采用钝化和有机涂层处理均能抑制锡晶须的生长。经钝化处理后,锡晶须的长度约为3μm,经有机涂层处理后未见锡晶须生长。     

锡晶须生长机理研究的现状与问题

介绍锡晶须的发现过程以及机制研究和预防策略,总结锡晶须生长过程中已经被一些研究人员发现的特点,如晶须形貌的多样性、生长过程的阶段性以及生长位置的不确定性等。回顾从最初发现锡晶须到现在所提出的用于解释锡晶须生长机理的理论模型,其中主要是位错机制、压应力机制、再结晶机制、氧化膜破裂机制以及活性锡原子机制。在对于这些理论模型的问题进行评述后,对如何进一步探索晶须的生长机理提出一些看法。     

外加载荷对镀锡层锡须生长行为的影响

首先研究了三种不同厚度镀锡层（3,5,13 μm）在相同试验条件（70℃时效24 h后室温放置60天）下的锡须生长情况,并在此基础上首次采用精密动态力学分析仪（DMA Q800）研究了精确控制相同载荷条件下拉、压两种外力对相同厚度镀锡层（3 μm）锡须生长行为的影响.结果表明,相同时效条件下,镀锡层越薄,锡须生长的可能性越大;相同的外加载荷和试验温度作用下,承受压力作用镀锡层,其表面锡须生长比承受拉力时生长更快,并且主要呈柱状生长.     

Sn基无铅钎料晶须生长行为的研究

研究了有机-无机笼形硅氧烷齐聚物(POSS)对Sn基无铅钎料晶须生长行为的影响。分别采用纯Sn和Sn3.0Ag0.5Cu(SAC305)作为基体,加入3%(质量分数)的POSS硅三醇制备复合钎料。样品在-45~85℃的高低温循环条件下进行晶须生长加速实验,并观察样品表面及界面显微组织的演变。结果表明,POSS可在加速条件下稳定钎料基体,同时通过提高钎料的强度和硬度,来缓解钎料在热循环应力作用下产生的塑性形变,进而有效抑制2种钎料的晶须生长。     

Sn晶须生长的双应力区模型

利用FIB(Focused Ion Beam)将发生氧化的稀土相ErSn3剖开,研究其表面Sn晶须的生长机制。结果表明:时效过程中稀土相ErSn3发生了不均匀氧化,在其内部形成了大量的"快速氧化通道"及"氧化区"。由于在Sn晶须的根部及附近同时存在两个"氧化区",且它们通过"快速氧化通道"相连。因此,提出了Sn晶须生长的"双压应力区"模型,即Sn晶须的生长需要形成两个压应力区,其根部的"低压应力区"将为Sn晶须的形成提供驱动力,而"高压应力区"将为Sn晶须的生长提供Sn原子。     

芦荟内植钛合金表面的晶须生长研究

采用生物技术进行材料表面处理是极其重要和具有诱人应用前景的方法。芦荟作为常见的草本植物,富含多种活性成分。采用OM和SEM等手段主要研究在芦荟体内植入钛合金(TC4)并在TC4表面生成草酸钙晶须这一过程。合适的植入处理时间与一定的表面粗糙度对晶须的生成数量和长度起着决定作用。通过EDS分析晶须的化学成分可得到晶须的化学式为Ca(1-x)C2O4,其中x的取值范围为0.4到0.5。在扫描电镜(SEM)下观察到晶须的长度为40～100μm,直径为2.17～5.31μm。     

沉积温度地TiC晶须生长的影响

用ＣＶＤ做了沉积温度对ＴｉＣ晶须生长影响的实验。在纯Ｎｉ基板上,用ＴｉＣｌ４－ＣＨ４－Ｈ２－Ａｒ混合气氛,１２２０￣１３７０Ｋ较低温度下获得高产率的ＴｉＣ晶须。在实际上做了ＴｉＣ晶须的形貌的检测,并确认了ＶＬＳ（汽－液－固）生长机制,按照ＶＬＳ机制讨论和说明了沉积温度对ＴｉＣ晶须生长的影响。找出了用镍基板生长ＴｉＣ晶须的合适温度范围。     

稀土Ce加速Sn晶须生长的研究

稀土被认为是金属中的"维他命",在钎料中添加微量的稀土Ce可以显著地改善钎料合金的综合性能.然而,当钎料中添加过量的稀土时,将会发现Sn晶须的快速生长现象.结果表明,如果将Sn3.8Ag0.7Cu1.0Ce钎料内部的稀土相暴露于空气中,稀土相将发生氧化而产生体积膨胀,钎料基体对体积膨胀的抑制作用将使稀土相内部产生巨大的压应力从而加速Sn晶须的生长.     

沉积温度对TiC晶须生长的影响

用CVD做了沉积温度对TiC晶须生长影响的实验。在纯Ni基板上,用TiCl_4-CH_4-H_2-Ar混合气氛,1220～1370K较低温度下获得了高产率的TiC晶须。在实际上做了TiC晶须的形貌的检测,并确认了VLS(汽-液-固)生长机制,按照VLS机制讨论和说明了沉积温度对TiC晶须生长的影响。找出了用镍基板生长TiC晶须的合适温度范围。     

Pr元素对Sn-Zn-Ga钎料锡须生长的影响

研究了锡须生长与稀土含量之间的关联性,对影响锡须生长的相关因素进行了初步分析,着重研究时效时间与冷却速率对锡须生长的影响规律,并对块状钎料合金表面锡须形成的生长机制进行了初步探讨.结果表明,当Sn-Zn-Ga-xPr钎料中镨的添加量达到0.7%(质量分数)时,钎料表面在室温时效12 h后会生长出锡须.随着时效时间的延长,Sn-Zn-Ga-0.7Pr钎料锡须长度增长,且在时效时间45 d左右达到电子元器件失效的临界值.此外研究发现不同冷却速率对锡须的生长有很大差异,对Sn-Zn-Ga-xPr钎料锡须生长机制进行了初步的理论分析.     

氧化对含稀土无铅钎料表面锡须生长的影响

通过环境试验(室温、湿热和"无氧"试验)和扫描电镜组织分析对比研究了相同时效时间(30天)、三种不同氧化条件下锡须在Sn-Zn-Ga-Pr无铅钎料表面的生长行为.发现在室温环境下,锡须呈典型的针状生长;在湿热条件下,锡须呈丘状生长;而在氮气氛围的近似无氧条件下仅发现有少量锡粒在稀土相PrSn3表面产生.基于稀土相氧化驱动锡须生长理论,分析认为三种环境条件下锡须生长行为的不同是由于稀土相氧化程度不同造成的.湿热条件下稀土相快速氧化和腐蚀,从而比在室温和"无氧"条件下产生更多的压应力和活性Sn原子,为丘状锡须的生长提供了条件;而在氮气氛围下,稀土相氧化非常缓慢,驱动力和锡源都较少,因而只有少量短锡须和锡粒生长.     

准晶颗粒增强铝基复合材料的研究进展

介绍了准晶增强铝基复合材料的研究进展,综述了几种准晶增强铝基复合材料的强化机制。阐述了采用液态搅拌法、粉末冶金法、热等静压技术和挤压铸造法制备准晶增强铝基复合材料的组织特征及力学性能。另外,指出了该复合材料在制备中存在的问题。     

铝酸钠溶液添加活性晶种分解过程颗粒的演变

以碳酸氢钠诱导铝酸钠溶液分解制备活性晶种,研究了添加极少量该活性晶种铝酸钠溶液分解过程中的颗粒演变规律。结果表明:随着分解过程的进行,产品粒度先增大而后减小,其拐点对应于铝酸钠溶液过饱和度变化速率由快变慢的转折点。种分初期,产品中拜耳石含量高,并存在数量较多的附聚体,拜耳石为粘结相。种分后期,拜耳石被较高苛性比的铝酸钠溶液溶解,导致附聚体解体而使产品细化。研究结果可为研究铝酸钠溶液添加活性晶种分解过程的粒度控制技术提供借鉴。     

合金元素添加对锡基无铅钎料性能的影响

对现阶段常用的无铅钎料进行了综合分析和概括评述,总结了各种钎料的特点和存在的缺陷,重点介绍了Ag、Bi、RE、Ni、Cu、In、Sb、Al、P、Ga等合金元素添加对Sn基无铅钎料性能的影响,并分析了利弊所在,为新型无铅钎料的研发提供了参考依据。     

镍基喷焊层的抗气蚀性能研究

用火焰喷涂法在低碳不锈钢表面制备镍基合金涂层.借助光学显微镜、X射线衍射仪、显微硬度计、磁致伸缩气蚀仪等设备研究涂层的组织、结构和性 能,并利用扫描电子显微镜对气蚀形貌进行了跟踪观察.结果表明：Ni60喷焊层组织较细,显微硬度远远高于Ni25喷焊层,Ni60喷焊层抗气蚀性能和Ni25喷焊层相比有明显提高.     

添加V和M的Fe_3B基纳米晶永磁体

Fe_3B基硬磁材料是基于软磁性相Fe_3B和硬磁性相Nd_2Fe14。B的组合。这种材料是由Fe。B和NdzFel'B纳米晶粒通过交换作用实现相互耦合而构成的，其组成可表达为Nd4.5Fe77B18.5。发现，在Nd4.5Fe77，B18.5。合金中加入V可改善内禀矫顽力iHC，但同时却降低了剩磁位。在这种加V的合金中再进一步添加M（M-AI，S）则改善了合金的磁滞回线方形度和剩磁。添加V和M的磁体得到以下磁特性：tHe一360～410hA／m，BrZI．0～1．ZT。用透射电镜研究了这种磁体的微结构，表明含V材料的晶粒直径为40urn，而同时含V和M的材料，其晶粒直径减小…     

镀锌钢/铝添加中间夹层Cu、Pb的激光搭接焊研究

对1.2 mm厚DC56D+ZF镀锌钢和1.15 mm厚6016铝合金平板试件进行了添加中间夹层Cu、Pb的激光搭接焊实验研究,利用体视显微镜、卧式金相显微镜、扫描电镜、X射线衍射仪、微机控制的电子万能试验机等手段研究了钢/铝焊缝的表面成形性、接头各区域的金相组织、界面元素分布、断口形貌、主要物相与接头力学性能。结果表明:添加中间夹层Cu、Pb,焊接接头的平均抗拉强度分别为49.44、73.51 MPa,伸长率分别为1.63%、2.37%,与未添加夹层相比,抗拉强度和伸长率提高,其中Pb提高效果优于Cu;不加夹层,钢/铝试样断口呈明显脆性断裂特征;加入夹层Cu,脆性断裂特征不明显;而加入夹层Pb,试样断口呈韧性断裂特征;添加夹层Pb,钢/铝界面连接处Fe、Al、Zn、Mg、Pb元素变化剧烈,混合区宽度大,新生成Mg2Pb金属间化合物的结构比FeAl金属间化合物稳定,能抑制脆性FeAl金属间化合物生成。这是添加夹层Pb明显改善钢/铝焊接接头力学性能的重要原因。