复杂应力状态下尼龙66力学性能研究

为了得到尼龙66试样在压缩以及复合压剪加载条件下的力学响应,采用国产三思万能试验机,并引入了2个带有双斜截面的金属垫块以及1个聚四氟乙烯套筒的特殊加载装置,对尼龙66试样进行复合压剪试验。此外,金属垫块的斜截面被加工成不同的倾斜角度θ(15°、30°、45°、50°和60°),通过调整角度获得了试样在不同压剪应力状态下的力学响应,并通过分析复合压剪加载时其受力情况得到其屈服行为。实验表明:尼龙试样的力学性能对剪切敏感并且随着剪切组分的增加而弱化,尼龙屈服行为与静水压具有相关性;同时验证了引入双斜面金属垫块的实验方式是一种能有效研究材料失效行为的测试方法。     

回流焊接温度曲线对焊点形状影响的实验研究CSCD

通过表面贴装实验研究了实际工况下焊点的形状,并分析回流焊接曲线对Sn37Pb和Sn3.0Ag0.5Cu焊点形状的影响。实验设定锡铅回流焊接曲线三条和无铅回流焊接曲线两条,对PCB板-焊料球-PCB板组成的简易封装器件进行了回流焊接,并对焊接得到的焊点高度、直径等形状参数进行了统计分析。结果表明:回流焊接得到的焊点并非为大多数文献中假设的规则形状,由于重力和表面张力的影响,焊点的最大直径处于焊点中部偏下的位置;回流曲线不同,焊接得到的焊点形状也存在着较大的差异;回流曲线的加热因子越小,焊接得到的焊点的高度越高,直径越小。     

316L不锈钢表面Ni-Ti合金薄膜的力学特性研究

目的提高316L不锈钢表面的硬度及耐磨性能。方法采用磁控溅射法在316L不锈钢表面制备Ni-Ti合金薄膜,并通过纳米压入法对316L不锈钢表面、Ni-Ti合金薄膜和Ni-Ti合金材料的力学性能进行测试,分析不锈钢基Ni-Ti薄膜的耐磨性能。应用有限元反演分析方法求解基体和薄膜的弹塑性幂本构关系。结果316L不锈钢与Ni-Ti合金抵抗载荷的能力较弱,但316L不锈钢表面Ni-Ti薄膜抵抗外加载荷的能力较强,且抵抗塑性变形的能力得到强化。Ni-Ti薄膜、316L不锈钢基体和Ni-Ti合金的硬度分别为8.2795、5.2405、2.9498 GPa,薄膜的硬度明显大于基体和Ni-Ti合金,说明Ni-Ti薄膜使得316L不锈钢的耐磨性显著提高。薄膜的弹性性能较基体与Ni-Ti合金有明显优势。为研究薄膜的弹塑性性能,建立ABAQUS二维有限元模型,考虑Berkovich压头和试样之间摩擦系数为0.16,通过纳米压入实验和有限元分析的对比,反演分析分别计算得到基体和薄膜的特征应力、特征应变、应变强化因子,继而确定初始屈服应力,得到Ni-Ti合金薄膜和316L不锈钢基体的弹塑性幂本构关系。结论 Ni-Ti薄膜具有良好的力学特性,使316L不锈钢表面的硬度显著提高,因此有效提高了不锈钢的耐磨性能。     

基于纳米压痕法分析无铅焊点内Cu6Sn5金属化合物的力学性能

采用纳米压痕技术对微电子封装中无铅焊点内界面化合物(IMC) Cu6Sn5的弹性模量和硬度进行了测试.根据实际工业工艺流程和服役工况,制备接近真实服役状态下的微电子封装中无铅焊点界面化合物试样;采用扫描电镜(SEM)和能量色散X射线荧光光谱仪(EDX)确定IMC的形貌和化学成分;利用连续刚度测量(CSM)技术,采用不同的加载速率对无铅焊点(Sn3.0Ag0.5Cu、Sn0.7Cu和Sn3.5Ag)内的界面化合物Cu6Sn5进行测量,得到载荷、硬度和弹性模量-位移曲线.根据纳米压痕结果确定Cu6Sn5的蠕变应力指数.     

Sn-Ag3.0-Cu0.5/Cu金属间化合物生长行为及其对PBGA焊点热疲劳可靠性的影响

利用SMT全自动回流焊机和高温恒温试验箱,制备出经2次回流焊且不同时效处理时间的Sn-Ag3.0-Cu0.5/Cu焊点试件,对其金属间化合物（IMC）的厚度进行测量,发现其厚度的增长与时效时间的平方根近似成线性关系。采用统一粘塑性Anand本构模型来描述焊点的力学性能,运用有限元计算软件ANSYS对PBGA构件进行热循环模拟,对其在不同IMC厚度下的应力和应变响应进行分析。结果表明,芯片右下方焊点右上角热循环结束后累积的等效塑性应变最大,是整个PBGA构件的关键焊点;随着IMC厚度的增加,关键焊点热循环过程中的等效应力水平不断降低,相应剪切塑性应变范围Δγ不断增大,热疲劳寿命Nf则不断降低;升温和高温保温过程中剪切塑性应变的增加量构成了剪切塑性应变范围Δγ,且不同IMC厚度下升温段剪切塑性应变增加量占Δγ的比例基本维持在95%左右     

无铅焊料Sn3.0Ag0.5Cu/Cu界面过渡层金属间化合物性能研究

根据实际工业工艺流程和服役工况,制备接近真实服役状态下的微电子封装中无铅焊点界面化合物试样;采用扫描电镜(SEM)和能量色散X射线荧光光谱仪(EDX)确定IMC的形貌厚度和化学成分;根据W.C.Olive算法,利用连续刚度测量(CSM)技术,实现了IMC层、焊料和Cu的弹性模量、硬度随压痕深度变化的连续测量,得到IMC层材料的硬度和弹性模量分别为(5.2±0.2)GPa和(104.51±2.62)GPa。根据纳米压痕结果,焊料、Cu和IMC蠕变应力指数从小到大分别为15.129、61.463和70.27。     

一类高聚物电子封装材料中的空穴问题

研究了补强后具有幂率强化特征的广义neo-Hookean的高聚物电子封装材料,利用超弹性材料空穴分叉的理论推导出了此类封装材料在回流焊过程中空穴的生成及增长与热应力之间的解析关系。同时考虑了高聚物电子封装材料添加补强纤维后对空穴增长模型产生的影响。讨论了补强系数γ和补强后的硬化指数n对空穴增长的影响。分析结果表明:对于补强后的电子封装材料,如果储能函数中的硬化指数为偶数形式,则空穴失稳的极限载荷将伴随着补强系数的增大而增大;反之,如果为奇数形式,则极限载荷将伴随着补强系数的增大而降低,具有这种储能形式的高聚物材料更易发生"爆米花"式的失效。     

P(HEMA-co-MAA)纳米凝胶的制备与pH响应性

以甲基丙烯酸羟乙酯(HEMA)和甲基丙烯酸(MAA)为聚合单体,异辛烷为分散介质,Span80和Tween80为复配乳化剂,采用反相微乳液聚合法制得不同单体配比的聚(甲基丙烯酸羟乙酯-co-甲基丙烯酸)(P(HEMA-co-MAA))纳米凝胶。确定了产物的pKa值及实际单体物质的量比,对产物的形貌进行了表征并研究了产物的pH响应性.结果显示,MAA物质的量分数为20%的纳米凝胶的pKa值为5.83,在pH=3和pH=7时其数均粒径分别为48 nm和90 nm;当环境pH接近pKa值时,纳米凝胶分散液的浊度明显降低,溶胀率明显上升,表观黏度急剧增加,说明纳米凝胶具有良好的pH响应性。     

Bacteria adherence properties of nitrogen-doped TiO2 coatings by plasma surface alloying technique

In order to obtain a high-performance surface on 316L stainless steel (S. S) that can meet the requirements in medical material field environment, nitrogen-doped titanium dioxide (TiO2-xNx) was synthesized by oxidative annealing the resulted TiNx coatings in air. Titanium nitride coatings on 316L S. S were obtained by plasma surface alloying technique. The as-prepared coatings were characterized by X-ray diffraction, glow discharge optical emission spectrometer (GDOES), scanning electron microscopy and X-ray photoelectron spectroscopy, respectively. The bacteria adherence property of the TiO2-xNx coatings on S. S on the oral bacteria Streptococcus Mutans was investigated and compared with that of S. S by fluorescence microscopy. The mechanism of the bacteria adherence was discussed. The results show that the TiO2-xNx coatings are composed of anatase crystalline structure. SEM measurement indicates a rough surface morphology with three-dimensional homogenous protuberances after annealing treatment. Because of the photocatalysis and positive adhesion free energy, the TiO2-xNx coatings inhibit the bacteria adherence.     

P(MAA-co-DMA)两性电解质微凝胶的制备与性能

以甲基丙烯酸(MAA)和甲基丙烯酸二甲氨基乙酯(DMA)为单体,N,N’-亚甲基双丙烯酰胺(MBA)为交联剂,采用反相微乳液聚合法制备了一系列不同单体物质的量比的聚两性电解质微凝胶P(MAA-co-DMA)。通过傅里叶红外光谱(FT-IR)、电位与电导滴定、动态光散射(DLS)及紫外可见分光光度法等测试手段对其进行表征与分析。研究结果表明,P(MAA-co-DMA)为两性聚合物,其实际组成与投料比一致;在低和高pH值范围,微凝胶粒子处于溶胀状态,在等电点(IEP)附近,粒子收缩,微观结构变得紧密,IEP值与理论预测值相比有所偏移;随着pH值的变化,微凝胶分散液透光率变化不明显。