工艺参数对非晶铜磷钎料钎焊接头机械性能和组织的影响

将相同成分的晶态钎料和非晶钎料分别与纯铜同炉进行真空钎焊,采用XRD、SEM和EDS观察分析钎焊接头显微组织,研究钎焊工艺参数对两种钎料接头拉伸强度的影响。结果表明,普通钎料的拉伸强度低于非晶钎料,随炉冷却钎焊时两种钎料的拉伸强度均随着保温时间的延长而先增大后减小,随着钎焊温度的升高而增加。采用随炉冷却时的拉伸强度低于气冷时的拉伸强度。两种钎料的钎焊接头主要由铜基固溶体、脆性化合物(Cu Ni)2P和Cu3P组成,合金元素在基体深度方向明显表现为沿晶界优先渗透。     

高强度低熔点铜基钎料的研制

研制一种用于低碳钢钎焊的高强度铜基钎料,试验确定了钎料的成分为Cu-33Mn-8Ni-5Sn-1Zn-0.2Si-0.1La,并对其钎焊工艺性能、接头组织及力学性能进行了研究。结果表明,该钎料冶金特性优异,界面结合致密,焊后表面光滑。性能测试表明,此钎料具有良好的铺展性、填缝性,钎焊接头强度高,并且熔点相对较低,可以用于碳钢钎焊。     

Al原子在Cu44.25Ag14.75Zr36Ti5大块金属玻璃中的扩散

采用二次离子质谱仪(SIMS)离子剥落方式结合台阶仪研究了Al原子在Cu44.25Ag14.75Zr36Ti5大块金属玻璃(BMG)和晶态合金中的扩散行为。结果表明:在300～390℃,Al原子在金属玻璃中的扩散系数位于3.691×10-21～1.063-16×10-20m2.s-1;在晶态合金中的扩散系数位于2.038×10-16～5.674×10-16m2.s-1,其扩散系数和温度的关系符合单一的Arrhenius关系式。Al原子在Cu44.25Ag14.75Zr36Ti5BMG以原子团整体输运的方式扩散,在晶态合金中以空位和间隙扩散为主。     

超声振动和直流电耦合作用对润湿行为的影响

采用平衡润湿测试法研究了270 ℃时,施加超声振动和直流电耦合作用对液态Sn钎料在Cu基体上润湿行为的影响。通过对润湿平衡曲线的测量发现：超声和直流电耦合作用能显著改善Sn钎料的润湿性,随着超声功率和电流强度的增加,最大平衡润湿力也随之增加。对润湿过程中界面微观结构的观察结果显示,超声和直流电耦合作用增强了Cu基体在熔融Sn钎料中的溶解,促进了界面金属间化合物的析出。利用有限元软件对液态Sn钎料内部的声压分布进行模拟,发现最大声压发生在超声探头的端部。在超声振动和直流电耦合作用下,界面析出金属间化合物时所产生的化学驱动力以及超声和直流电作用引起钎料内部强烈的对流作用共同促进了三相线的移动,从而改善了钎料润湿性。     

铜对镍铬硼硅系钎料性能的影响

本文研究了铜对低硼、低铬镍基钎料工艺性能的影响。试验结果表明，在降低镍基钎料中硼、硅元素的同时加入适量的铜可以使钎料的熔点基本不变。由于铜的加入，增大了钎缝中固溶体比例、减少了钎缝组织中的化合物，接头的ＭＢＣ值明显增大，使钎焊接头对钎焊间隙的敏感性降低。随着钎料中铜含量的增加，钎料及其钎焊接头的耐蚀性相应增强。但是，铜的加入对接头的热强性有不利的影响。     

Cu元素在纯铝基体中的扩散行为研究

制备了Al—Cu共晶合金钎料，以纯铝棒料为基体采用对接接头进行了真空钎焊。使用SEM和EDS对Cu元素的扩散现象进行观察，初步研究和讨论了不同钎焊温度和保温时间条件下Cu元素在基体中的扩散效果和最终产物。实验结果表明：钎焊温度过低、保温时间过短时，Cu元素在基体内部尚未能充分扩散，在基体晶界上严重偏析，生成Al—Cu相中最脆的θ相(Al2Cu)。提高钎焊温度和保温时间有利于提高Cu元素在Al基体中的扩散效果，但过高的钎焊温度又导致θ相的重新出现。选取最佳的钎焊工艺参数才能获得良好的钎缝质量。     

铜磷非晶箔带钎料的制备及性能研究

利用液态单辊急冷法和传统铸造技术分别制备出成分相同的Cu68.5Ni15.7P6.5Sn9.3非晶箔带钎料和普通钎料,制得的非晶铜磷钎料箔带成型性良好,对折180°不断。将两种钎料在四种钎焊温度(660、670、680和690℃)和三种保温时间(5、10和15min)下与紫铜进行真空钎焊,借助DTA、XRD进行分析。结果表明,制备的非晶箔带钎料与相同成分的普通钎料相比,前者熔点低于后者;在同一钎焊条件下,前者润湿性优于后者。     

功率超声对Cu/Sn体系溶解行为的影响

_{摘要: 本文采用浸没法研究了在523K、553K和573K的温度下有无超声作用Cu/Sn体系的溶解行为。实验发现超声波作用下Cu丝在熔融Sn中的溶解速率是无超声作用的6.79~24.106倍。结合有限元模拟的方法分别从超声波空化效应、微射流效应和声流效应等角度出发解释这一现象。研究结果表明,空化泡坍塌瞬间会在Cu/Sn界面的局部产生1500K左右的高温,不但提高了Cu在Sn液中的固溶度极限,而且使“微点”区域Cu发生熔化；微射流效应能减薄金属间化合物(IMC)层厚度和改变其形貌,增加了原子扩散的通道；声流效应会产生搅拌作用,将Cu/Sn固液界面前沿的溶质Cu原子不断推向Sn液内部,使溶质原子溶度一直低于饱和溶解度。综合以上各方面的因素使得超声波作用下固体Cu在Sn液中溶解量和溶解速率显著增大。}     

超声作用下Ni/Sn/Ni钎焊界面金属间化合物的演变

对比研究了超声作用和无超声作用下Ni/Sn/Ni钎焊界面金属间化合物的形成和演变规律。结果表明,无超声作用时,Ni/Ni_3Sn_4界面较为平直且致密,而Sn/Ni_3Sn_4界面被液态Sn钎料逐渐溶解而呈扇贝状,并且有少量Ni_3Sn_4分布在焊缝中。其次,界面金属间化合物(intermetallic compound, IMC)层厚度与时间呈抛物线关系,Ni_3Sn_4的生长受体扩散的控制。超声作用下,声空蚀作用使得界面Ni_3Sn_4发生溶解而形成很多沟槽,甚至在界面IMC的局部区域出现了"neck"状连接,重新为母材Ni原子向钎料的溶解打开了通道,在声流的辅助作用下促进母材的溶解。随着超声时间的增加,声空化作用将界面"neck"状连接的细长的Ni_3Sn_4晶粒打碎而进入焊缝,使得界面IMC逐渐减薄。进入焊缝的Ni_3Sn_4进一步在空化作用下溶解和破碎,最终大量细小的Ni_3Sn_4均匀分布在焊缝中。     

Al-Si-Cu-Zn-Sn快速凝固薄带钎料的制备及其性能研究

利用快速凝固技术制备了七种Al-Si-Cu-Zn—Sn五元合金钎料,研究了合金元素对铝基钎料性能的影响。结果表明：随着Zn、Cu含量的增加,钎料的熔点降低;随着Zn含量的增加,钎料薄带的脆性降低,随着Cu含量的增加．钎料薄带的脆性增加。