张亮
,
韩继光
,
何成文
,
郭永环
,
薛松柏
,
皋利利
,
叶焕
中国有色金属学报
稀土元素以其独特的优势被称为金属材料的维他命,稀土元素的添加可以在不同程度上提高无铅钎料的性能.结合国内外在含稀土元素无铅钎料研究领域的最新研究成果,综合评论稀土元素对无铅钎料组织和性能的影响,阐述含稀土元素的无铅焊点可靠性研究现状,为该钎料的实际应用提供数据支撑,分析过量稀土元素对无铅钎料表面锡须的影响,探讨锡须的生长机制及潜在的问题,最后综合评述含稀土无铅钎料在研究过程中存在的问题以及相应的解决措施,为含稀土元素无铅钎料的研究和应用提供理论依据.
关键词:
稀土元素
,
无铅钎料
,
可靠性
,
锡须
张亮
,
孙磊
,
郭永环
,
何成文
稀土
doi:10.16533/J.CNKI.15-1099/TF.201504009
采用润湿平衡法研究SnAgCu-xEu无铅钎料在Cu基板表面的润湿性能,分析SnAgCu-xEu焊点的力学性能和断口形貌.结果表明,Eu的添加可以显著改善SnAgCu钎料和焊点的性能,随着Eu含量的增加,钎料的润湿时间和润湿力、焊点力学性能先增加后减小,Eu的最佳添加量为0.04％左右时,SnAgCu-0.04Eu焊点力学性能最佳,提高幅度为25％,焊点断口分布均匀细小的韧窝,焊点断裂模式为韧性断裂.
关键词:
无铅钎料
,
润湿性
,
力学性能
,
断口形貌
郭永环
,
朱玉斌
,
范希营
,
张亮
,
范晖
稀土
doi:10.16533/J.CNKI.15-1099/TF.201506022
稀土作为"工业味精"已应用到用量较大的结构钢焊条中,该领域的研究大部分属定性研究,少部分是定量研究但具有局限性.以焊条作为填充金属的各种熔焊方法中,在一定的焊接工艺参数下,熔敷金属力学性能取决于焊条的原材料.原材料各组分之间存在着化学、冶金等诸多因素的非线性效应和强耦合过程,没有固定的函数关系可遵循,采用模糊神经网络技术对含稀土的熔敷金属力学性能进行预测更能揭示问题的本质.本文对含稀土的熔敷金属力学性能预测研究进行了总结,分析了含稀土的熔敷金属力学性能预测存在的问题和解决方法,提出今后的研究重点.
关键词:
稀土元素
,
熔敷金属
,
力学性能
,
预测
,
研究现状
范希营
,
郭永环
,
张亮
,
李顺才
,
许以军
稀有金属
doi:10.3969/j.issn.0258-7076.2013.06.006
钛铁矿型焊条成本低,焊接时电弧稳定,焊缝成形美观、熔渣覆盖度好,熔敷效率较高,对焊缝中的锈、油污等不敏感,但抗裂性能差,影响焊接质量.针对钛铁矿型焊条熔敷金属抗裂性差的问题,将12种不同含量的稀土镧(La)及氧化铈(CeO2)过渡到钛铁矿型焊条药皮中,在螺旋式压涂机上将其压涂成钛铁矿型电焊条.按照国家标准制取试板并截取冲击及拉伸样坯,对12种熔敷金属进行了冲击试验和拉伸试验.采用扫描电镜(SEM)对含La/CeO2稀土的拉伸断口形貌进行观察,用能谱仪(EDS)分析断口夹杂物化学成分组成.结合熔敷金属的宏观力学性能,分析熔敷金属断裂的相关信息.结果表明:不含稀土的熔敷金属拉伸断口韧窝较浅,尺寸小些,熔敷金属抗拉强度、延伸率和-20℃下的冲击功分别是467.9 MPa,27％和27 J.其他加入稀土的断口可见韧窝变大变深,夹杂物尺寸变小.但La和CeO2加入的量要适当,不是越多越好,当La,CeO2在药皮中的含量分别是0.5％和0.1％时,和不加入稀土的配方相比,熔敷金属的抗拉强度提高了6.36％,延伸率提高了25.1％,冲击功提高了54.4％,成本仅提高了6.3％,具有较大的推广价值.
关键词:
La/CeO2
,
拉伸断口
,
形貌
,
力学性能
张亮
,
韩继光
,
刘凤国
,
郭永环
,
何成文
稀有金属材料与工程
研究了纳米TiO2颗粒对SnAgCu钎料组织和性能的影响.结果表明:微量的纳米TiO2颗粒可以增加SnAgCu钎料的润湿铺展面积,显著提高SnAgCu焊点的拉伸力和剪切力.添加过量时焊点的力学性能会有一定程度的下降.经过优化分析发现,纳米TiO2颗粒的最佳添加量为0.1％(质量分数,下同).SnAgCu-0.1TiO2相对SnAgCu钎料基体组织得到明显的细化,树枝晶的间距下降62.5％.经过热循环测试,发现0.1％TiO2可以显著提高SnAgCu焊点的抗热疲劳特性.主要归因于纳米颗粒对位错的钉扎作用,因而阻止了裂纹在钎料基体内部的扩展.
关键词:
纳米颗粒
,
力学性能
,
树枝晶
,
抗热疲劳特性
张亮
,
韩继光
,
郭永环
,
何成文
稀土
doi:10.16533/J.CNKI.15-1099/TF.201506016
采用半导体激光软钎焊和红外再流焊对QFP256和0805片式电阻进行钎焊试验,研究了SnAgCuCe焊点的力学性能、热疲劳寿命以及显微组织.结果表明,在激光再流焊条件下,激光输出功率对SnAgCuCe焊点的力学性能存在显著影响,且存在最佳值.在热循环载荷作用下,随着热循环次数的增加两种焊接方式下焊点的力学性能均呈明显下降趋势,SnAgCuCe激光再流焊焊点的疲劳寿命明显高于SnAgCuCe红外再流焊焊点,主要是因为激光快热/快冷导致焊点内部物相尺寸较小,组织明显细化.
关键词:
激光再流焊
,
无铅焊点
,
激光功率
,
疲劳寿命
郭永环
,
范希营
,
刘海宽
,
张亮
,
许以军
,
李顺才
稀土
基于现有钛铁矿型电焊条(E4301)抗裂性较差的问题,在新型E4301焊条药皮配方开发研制中采取药皮过渡适量的镧(La)及氧化铈(CeO2).通过冲击韧度、拉伸、硬度、金相等试验,分析研究La/CeO2对钛铁矿型焊条熔敷金属组织和力学性能的影响.研究结果表明:加入适量的La/CeO2能够细化熔敷金属显微组织,提高熔敷金属的冲击韧度.当药皮中过渡La为0.5％,CeO2为0.1％时,熔敷金属综合力学性能最好.和现有E4301型焊条相比,保持了原焊条优良的焊接工艺性能,而且冲击功提高了50％～54.4％,延伸率提高了20％ ～ 25.1％,抗拉强度提高了3.3％ ～6.3％,屈服强度提高了6.4％ ～9.2％,性价比高.
关键词:
镧
,
氧化铈
,
钛铁矿
,
组织
,
力学性能
张亮
,
韩继光
,
何成文
,
郭永环
,
张剑
材料工程
doi:10.3969/j.issn.1001-4381.2014.03.010
研究了纳米0.1％(质量分数)Al颗粒对SnAgCu无铅钎料与铜基板之间界面反应的影响,研究两种无铅钎料界面在-55～125℃热循环过程中的生长行为及其焊点力学性能变化.结果表明:随着热循环次数的增加,界面层金属间化合物的厚度明显增加,焊后界面层金属间化合物为Cu6 Sns相,在热循环过程中在Cu6Sn5和Cu基板之间出现Cu3Sn 相.发现纳米Al颗粒的添加,界面层金属间化合物的厚度明显减少,纳米颗粒对界面层的生长具有明显的抑制作用.同时对焊点在热循环过程中的可靠性进行分析,发现焊点的拉伸力随着循环次数的增加逐渐降低,含纳米Al颗粒的焊点具有明显的优越性,在焊点服役期间,焊点失效路径为Cu6Sn5/Cu3Sn的界面处.
关键词:
无铅钎料
,
界面反应
,
金属间化合物
,
失效路径
张亮
,
郭永环
,
孙磊
,
何成文
稀土
doi:10.16533/J.CNKI.15-1099/TF.201604015
采用润湿平衡法研究Yb对Sn-Cu-Ni无铅钎料在铜基板表面的润湿性能,探讨QFP32器件Sn-Cu-Ni-Yb焊点的力学性能和断口形貌.结果表明,微量的Yb可以显著减小Sn-Cu-Ni钎料润湿角,提高QFP器件焊点的力学性能,但是过量Yb的添加,会导致钎料和焊点性能的恶化,主要归因于大块稀土相(脆性相)的生成和稀土的氧化严重.对Sn-Cu-Ni-xYb钎料成分优化设计,发现Yb的最佳添加量为0.05％～0.06％.
关键词:
润湿性
,
力学性能
,
Yb
,
优化设计
