邰枫
,
郭福
,
申灏
,
刘建萍
稀有金属材料与工程
制备纳米Ag颗粒增强的Sn-Cu基复合钎料.研究不同温度载荷下复合钎料钎焊接头的蠕变断裂寿命,并与Sn-0.7Cu基体钎料钎焊接头进行对比.此外,确定纳米Ag颗粒增强的Sn-Cu基复合钎料钎焊接头在不同温度和应力水平下的应力指数和蠕变激活能,建立复合钎料钎焊接头的稳态蠕变本构方程.结果表明,在不同的温度和应力下,与Sn-0.7Cu钎料钎焊接头相比,纳米Ag颗粒增强的Sn-Cu基复合钎料钎焊接头的蠕变断裂寿命均有所提高,且具有更高的蠕变激活能,说明复合钎料钎焊接头具有更优的抗蠕变性能.
关键词:
纳米颗粒
,
复合钎料
,
蠕变断裂寿命
,
蠕变激活能
,
蠕变本构方程
马立民
,
邰枫
,
申灏
,
郭福
稀有金属材料与工程
研究了高温对SnAgCu+xCo (x=0,0.1,0.2,0.45,1.0,x为质量分数%,下同)复合钎料接头显微组织和力学性能的影响.用差热分析法(DSC)分析了Co对钎焊接头过冷度和凝固相的影响.与Sn-3.0Ag-0.5Cu钎料相比,焊后SnAgCu+xCo (x=0.1, 0.2)复合钎料界面金属间化合物层厚度减小,接头剪切强度提高.经150 ℃保温500 h后,SnAgCu+xCo复合钎料接头剪切强度均高于Sn-3.0Ag-0.5Cu钎料接头,说明Co的添加可以改善SnAgCu钎料的服役可靠性.经DSC分析,Co的添加会提高SnAgCu钎料合金的凝固点,从而降低其过冷度.综上,Sn-3.0Ag-0.5Cu-0.2Co复合钎料接头的力学性能和服役条件下的可靠性最佳.
关键词:
无铅钎料
,
Co元素
,
保温
,
显微组织
,
服役可靠性
刘彬
,
邰枫
,
郭福
,
夏志东
,
史耀武
材料工程
doi:10.3969/j.issn.1001-4381.2009.08.009
通过外加法向Sn-3.5Ag钎料中加入质量分数为1%,2%和3%的纳米级多面齐聚倍半硅氧烷(polyhedral oligomeric silsesquioxanes,POSS)颗粒制备无铅复合钎料.系统研究POSS颗粒的显微组织,钎料的熔化特性、润湿性能和力学性能.结果表明:POSS颗粒的加入并没有改变Sn-Ag基复合钎料熔化温度.复合钎料的铺展面积均有所增加,润湿角有所下降,表现了良好的润湿性.POSS颗粒的加入显著提高钎料钎焊接头的剪切强度.
关键词:
POSS增强颗粒
,
熔化特性
,
润湿性
,
力学性能
邰枫
,
马立民
,
郭福
,
史耀武
稀有金属材料与工程
等温时效过程中,复合钎料内部颗粒周围金属间化合物层的变化会影响其钎焊接头的力学性能.本研究选用比较有前途的Sn-3.5Ag共晶钎料作为基体,微米级Cu或Ni颗粒作为增强相外加到基体中制成复合钎料.对复合钎料钎焊接头在不同温度(125, 150, 175 ℃)下进行时效,研究了等温时效过程中增强颗粒周围金属间化合物的层厚增长系数和生长激活能,以及层厚增长对复合钎料钎焊接头力学性能的影响.结果表明,等温时效下,复合钎料内部Cu颗粒周围金属间化合物层增长速率明显大于Ni颗粒周围金属间化合物层的增长速率,且其层生长激活能低于Ni颗粒周围金属间化合物层.时效过程中,Cu颗粒增强复合钎料钎焊接头的剪切强度下降更快.此外,本研究还利用有限元模拟分析了时效过程中增强颗粒周围的应力分布情况.研究表明,经过时效后,随着颗粒周围金属间化合物的增长,颗粒周围的金属间化合物在受力的情况下会造成一定的应力集中而更易发生开裂.
关键词:
复合钎料
,
增强颗粒
,
金属间化合物
,
等温时效
,
剪切强度
刘彬
,
刘建萍
,
高小雨
,
邰枫
,
夏志东
,
郭福
稀有金属
doi:10.3969/j.issn.0258-7076.2009.02.014
研究了热疲劳对Sn-3.5Ag共晶钎料及其复合钎料的残余机械性能和显微组织变化的影响.通过向sn-3.5Ag基体钎料中添加微量的不同种类的纳米级多面齐聚倍半硅氧烷(POSS)颗粒制成复合钎料.对接头在不同热疲劳曲线下进行热疲劳试验,通过力学性能试验和SEM分析了疲劳裂纹生长情况.结果表明,经不同周期热疲劳试验后,复合钎料接头表面损伤较Sn-3.5Ag钎焊接头得以明显改善,残余机械性能高于Sn-3.5Ag共晶钎料.
关键词:
纳米尺寸
,
POSS增强颗粒
,
复合钎料
,
热疲劳
马立民
,
韩孟婷
,
邰枫
,
郭福
稀有金属材料与工程
分别研究了不同冷却速率和增强相添加量对内生法制备的Cu6Sn5颗粒增强型复合钎料以及Ni颗粒增强复合钎料显微组织的影响,并得出最佳的冷却工艺条件.结果表明:空冷条件(冷却速率为2℃/s)下制备的Cu6Sn5颗粒增强型复合钎料拥有最佳的显微组织形貌特征,其金属间化合物(IMC)尺寸最小,分布最均匀.对于外加法制备的Ni颗粒增强型复合钎料,其内部大尺寸IMC对周边三元共晶组织生长方向产生严重影响.此外,值得注意的是,当Ni质量分数为0.45％时,显微组织中出现了由IMC聚集形成的树叶和雪花形态.当Ni质量分数增加至2.0％时,由于Ni元素在钎料基体中固溶的作用,显微组织中出现了均匀分布的形状和大小不一的黑色斑点.
关键词:
熔炼工艺
,
增强相
,
显微组织
邰枫
,
郭福
,
刘彬
,
申灏
,
雷永平
,
史耀武
复合材料学报
研究了等温时效对Sn-3.5Ag共晶钎料及其复合钎料的力学性能和显微组织变化的影响.为了弥补传统复合钎料制备和服役中强化颗粒容易粗化的问题,制备了不同种类最佳配比的具有纳米结构的有机-无机笼型硅氧烷齐聚物(POSS)颗粒增强的Sn-Ag基复合钎料.对钎焊接头在不同温度(125、150、175℃)下进行时效,通过SEM和EDAX分析了钎料与基板间金属间化合物层(IMC)的生长情况.结果表明,经过不同温度时效,复合钎料钎焊接头界面处金属间化合物的生长速率比Sn-3.5Ag共晶钎料慢,复合钎料的IMC生长的激活能分别为80、97和77 kJ/mol,均高于Sn-3.5Ag共晶钎料.经过150℃时效1000 h后,复合钎料钎焊接头的剪切强度分别下降了22%、13%和18%,下降幅度相当或明显小于Sn-3.5Ag钎料钎焊接头.
关键词:
硅氧烷齐聚物
,
复合钎料
,
金属间化合物
,
等温时效
刘彬
,
邰枫
,
郭福
,
夏志东
,
史耀武
复合材料学报
新型的无铅钎料不仅要具备含铅钎料的工艺性能,更重要的是要有更高的力学性能,特别是焊接接头的抗蠕变能力.将纳米级多面齐聚倍半硅氧烷(Polyhedral oligomeric silsesquioxanes,POSS)颗粒作为增强相添加到基体钎料中,能够有效地改善Sn-3.5Ag基复合钎料的性能.研究了不同种类POSS增强颗粒对Sn-3.5Ag钎料显微组织和力学性能的影响,确定出POSS增强颗粒复合钎料的最佳配比,并对最佳配比复合钎料在不同温度不同载荷条件下的蠕变寿命进行了研究.结果表明:POSS颗粒质量分数小于2%时,可以抑制基板界面处初晶金属间化合物的生长;复合钎料的抗剪切强度明显提高;低温时,最大蠕变寿命明显改善.
关键词:
POSS增强颗粒
,
显微组织
,
力学性能
,
蠕变寿命
邰枫
,
郭福
,
刘彬
,
申灏
,
史耀武
复合材料学报
为了解决传统复合钎料制备中强化颗粒容易粗化的问题,提高无铅复合钎料的性能,选用共晶Sn-3.5Ag、Sn-3.0Ag-0.5Cu钎料作为基体,3种不同类型具有纳米结构的有机-无机笼型硅氧烷齐聚物(POSS)颗粒作为增强相而制成复合钎料.研究了复合钎料的铺展性能、钎焊接头的力学性能和抗蠕变性能.结果表明,复合钎料的润湿性能均优于基体钎料的润湿性能,复合钎料钎焊接头的剪切强度和蠕变断裂寿命均明显提高.在相同条件下,Sn-Ag-Cu基复合钎料钎焊接头的性能优于Sn-Ag基复合钎料钎焊接头.
关键词:
硅氧烷齐聚物
,
复合钎料
,
铺展性能
,
剪切强度
,
蠕变断裂寿命
甄雯
,
邰枫
,
郭福
复合材料学报
具有纳米结构的有机-无机笼型硅氧烷齐聚物(POSS)作为强化相的POSS/Sn-3.5Ag复合钎料可有效地改善基体钎料钎焊接头的力学可靠性.在前期试验的基础上,采用差热分析试验的方法分析了POSS质量分数为3％的POSS/Sn-Ag复合钎料中POSS颗粒的熔化特性.结果表明,3％POSS/Sn-Ag复合钎料的熔化温度与Sn-3.5Ag共晶钎料相近,POSS颗粒的加入对其熔化温度影响不大,说明复合钎料在熔化特性上可以满足工艺性能的要求.此外,差热分析计算表明,3％ POSS/Sn-Ag复合钎料在冷却过程中具有更高的表观活化能值,说明POSS强化相可能主要存在于Sn晶粒的晶界处.
关键词:
硅氧烷齐聚物
,
复合钎料
,
熔化特性
,
工艺性能
,
熔化温度
,
表观活化能
