铬对高钒耐磨合金凝固组织和耐磨性能的影响

采用Thermo-Calc热力学软件计算Fe-C伪二元系在不同铬含量(Fe-3.0%C-10.0%V-0.8%Si-0.8%Mn-X%Cr,X分别为2.0,5.0,10.0,质量分数,下同)下的垂直截面图和凝固过程中各相转变过程图。利用OM,SEM,EDS,XRD,DSC和耐磨实验等实验手段,研究铬对相图和凝固组织的影响规律。结果表明:随着铬含量的增加,相图共晶点和相区大小变化不明显。合金凝固过程中各相的转变测试温度与计算结果相接近。合金的凝固组织为α-Fe,MC和M_7C_3等相,铬主要分布在α-Fe和M_7C_3型碳化物中。随着铬含量的增大,MC的数量逐渐减少,M_7C_3数量逐渐增加,α-Fe数量基本不变。硬度随着铬的增加而显著增大,铬含量为10.0%时达到最高值67.0HRC。铬含量为5.0%时,其磨损失重最低,约为15.6mg,耐磨性最佳。     

新型Ti-650合金电子束焊接头组织及性能研究

采用电子束对新型耐650 ℃使用的高温钛合金板材进行焊接,并进行1 000 ℃/1 h/AC+700 ℃/4 h/AC的退火处理,研究了接头的组织、硬度分布,母材和接头的拉伸性能和持久性能.结果表明,接头组织由α相、少量β相、以及大量细小的再结晶α相构成.接头中母材、热影响区和焊缝的显微硬度值比较均匀,介于440~490HV之间.室温条件下,母材和接头的抗拉强度均高于1 000 MPa,延伸率均介于7%~10%;650 ℃拉伸,母材抗拉强度达到了750 MPa,延伸率最高达20%;接头的抗拉强度在700 MPa以下,延伸率在10%~14%之间.接头与母材的持久断裂均是由孔洞聚集形成微裂纹,在力的作用下不断扩展,直至最终断裂.而接头中柱状晶的晶界促进了裂纹的扩展,所以母材的持久寿命和应变优于接头.根据结果分别得出了650 ℃下接头和母材应力与寿命的关系式.     

核电蒸汽发生器传热管/管板接头传热管内壁的焊接残余应力分布

采用自行搭建的管道内壁残余应力测试平台,通过切割法测得核电蒸汽发生器传热管/管板接头传热管内壁的焊接残余应力,结合有限元模拟,研究了传热管内壁焊接残余应力的分布规律。结果表明:试验测得传热管/管板接头中传热管内壁近焊缝处的轴向和周向残余应力均为拉应力,随着距焊缝中心线距离的增加,残余拉应力减小并变为压应力,在距离焊缝中心线12mm处,残余压应力最大,在距离焊缝中心线21mm处残余应力减小至焊前初始应力;传热管内壁焊接残余应力分布的模拟结果和试验结果基本吻合,该有限元模型可以准确模拟核电蒸汽发生器传热管/管板接头传热管内壁焊接残余应力的分布规律。     

In对Zn4Al3Mg钎料腐蚀和高温氧化性能的影响

采用电化学极化法研究了Zn4Al3Mg-xIn合金钎料的腐蚀行为,采用热重分析(TGA)方法研究了该合金的高温氧化性能。结果表明:Zn4Al3Mg-xIn合金的腐蚀电位小于–1.15 V,腐蚀倾向大,且随着In含量增加,合金的腐蚀电位减小,腐蚀倾向增大。SEM结果表明,Zn4Al3Mg-xIn合金表面出现了严重的区域腐蚀和孔蚀。TGA结果表明,Zn4Al3Mg-xIn合金在260℃下,氧化进度缓慢,合金表现出较好的抗高温氧化性能。     

表面组装用贴片胶的研制

为了改善传统贴片胶(SMA)的固化性能,以不同种类的环氧树脂(EP)作为基体树脂、不同潜伏性固化剂复配作为复合固化剂,制备了三种表面组装用SMA。采用差示扫描量热(DSC)法初步确定了固化剂的用量,并对三种SMA的玻璃化转变温度(Tg)和主要性能进行了对比试验。结果表明:以两种EP复配作为基体树脂,其SMA的综合性能优于单一EP基体树脂;当w(固化剂)=35%、w(触变剂)=6%时,该SMA可以在110℃、152 s条件下完全固化,其铺展值≤4.6%、塌落值≤5.4%、拉伸剪切强度为14 MPa且Tg值为89.7℃,说明该SMA既能快速固化,又具有较高的粘接强度和可修复性。     

BGA焊球表面状态与微观结构关系的研究

焊球是球栅阵列封装(BGA)的主要连接部件,电子产品自动化生产要求焊球具有良好的表面光亮度.用均匀射流断裂方法生产BGA焊球,研究焊球内部显微结构,从焊球的微观结构推测钎料液滴的凝固行为.通过对小球光滑和粗糙部位微观结构分析,总结小球表面粗糙部位显微组织的特征.最后研究少量稀土元素对小球表面状态的影响.     

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.     

微连接接头在热疲劳过程中的破坏规律

同时采用电阻测量方法和疲劳裂纹观测方法分析表面贴装结构焊点的热疲劳破坏过程.通过研究焊点在热疲劳过程中的电阻值变化和热疲劳裂纹的扩展过程,来比较传统锡铅钎料焊点和无铅钎料SAC305焊点的热疲劳破坏规律.并结合有限元分析,研究焊点在热疲劳过程中的电阻值变化与裂纹扩展之间的关系,从而获得一种工程上较为实用的焊点热疲劳失效的电阻值经验判据.结果表明,SAC305无铅钎料焊点相对于传统锡铅钎料焊点而言,具有较为优异的抗热疲劳性能.根据试验研究和有限元分析结果建立了焊点在热疲劳过程中发生失效的电阻值经验判据.

Abstract：

The failure process of soldered joint in SMT was investigated by electrical resistance measurement method and crack observation method. The characteristics of electrical resistance value variation of lead-tin and lead-free soldered (SA(305) joints during the thermal fatigue test were obtained. And at the same time the crack propagation in soldered joint was observed. According to these measurements, the failure roles of lead-tin and lead-free soldered joint were compared. The relationship between electrical resistance value variation and crack propagation of soldered joint during thermal fatigue test was studied by FEM, and an empirical criterion to estimate the failure of the soldered joint in the thermal fatigue test was obtained based on electrical resistance value variation. The experimental results show that the lead-free soldered joint has a higher resistibility in therrnal fatigue than the traditional lead-tin soldered joint. The criterion based on electrical resistance value variation was founded from the experimental and simulation results.     

热处理对Fe-B-C合金显微组织和性能的影响

研究含1.4%～2.0%B和0.4%～0.6%C的Fe-B-C合金凝固过程和凝固组织以及不同淬火加热温度下的显微组织、力学性能和耐磨性的变化规律.结果表明,Fe-B-C合金凝固组织由Fe2B、Fe3(C,B)和Fe23(C,B)6等硼化物及马氏体、珠光体和铁素体等金属基体组成.淬火后硼化物局部断网且无硼化物新相出现,基体全部转变成马氏体,硬度大于55HRC.随淬火温度升高,Fe-B-C合金硬度增加,冲击韧性变化不明显.Fe-B-C合金在静载销盘磨损和动载冲击磨损条件下,都具有优异的耐磨性,且淬火温度变化对耐磨性无明显影响.     

板级封装焊点中热疲劳裂纹的萌生及扩展过程

采用试验观测和数值模拟相结合的方法研究表面贴装板级封装焊点在热疲劳过程中的裂纹萌生及扩展规律。结果表明,在热疲劳过程中,焊点上存在着3个典型的热疲劳裂纹萌生位置,其中器件与钎料的交角附近区域最容易发生裂纹萌生。这与数值模拟分析得到的焊点在热疲劳过程中所产生的非弹性应变分布规律基本一致。无铅钎料焊点相对于锡铅钎料焊点具有相对较长的热疲劳寿命;焊盘尺寸较小时,热疲劳裂纹扩展速度相对较大。这与焊点中的等效非弹性应变数值具有较好的一致性。