BFe10-1-1摩擦塞补焊接头组织及性能研究

采用顶锻式摩擦塞补焊方法对5 mm厚的BFe10-1-1铜镍合金进行匙孔补焊实验,探讨了不同主轴转速下塞补焊接头的微观形貌、显微硬度、温度场分布及其力学性能。结果表明:主轴转速对铁白铜塞补焊成形有重要的影响,随着转速提高,接头底部缺陷逐渐缩小,塞棒区金属摩擦流线明显,晶粒呈破碎细化特征,接头从上到下,热影响区范围缩小明显。由于细晶强化作用,塞棒区显微硬度高于母材,且塞棒上侧显微硬度高于中下侧。在转速为2 100 r/min时得到接头拉伸强度最高,达到母材78%。接头表现出韧性断裂特征,随着转速提高,接头弱连接缺陷逐步下移,并不断缩小。

氯化物与硫酸盐浓度比对黄铜-铅电偶腐蚀的影响

以供水管道中黄铜与铅焊接的电偶连接为研究对象,探究不同氯化物与硫酸盐浓度比(CSMR)对黄铜-铅电偶腐蚀的影响。分析了黄铜-铅电偶腐蚀的金属释放量、电化学行为及腐蚀产物。结果表明,CSMR使得多电偶对中阳极极性改变。在CSMR=0~0.5时,铅锌同作为阳极;CSMR=1时锌单独作为阳极;而CSMR=∞时,铅单独作为阳极。铅的腐蚀产物为棒状的PbCO_(3)及片状的Pb_(3)(CO_(3))2(OH)2,锌的产物为板状的ZnO_(2),而铜和锡的产物分别为颗粒状Cu2O和块状SnO_(2)。当供水管道中黄铜与含铅材料电偶连接时,为减少铅的释放,建议将CSMR控制在1左右。

超级双相不锈钢焊接接头组织与冲击性能研究

S32750超级双相不锈钢具有优良的耐蚀性能和力学强度,被广泛应用于恶劣的腐蚀环境中。其焊接热输入一般推荐在1.5 kJ/mm以下,但未说明原因。本文对S32750超级双相不锈钢开展不同焊接热输入的焊接试验,观察焊接热影响区的金相组织与金属间析出相,分析冲击断口,讨论焊接热影响区冲击性能与组织的关系。结果表明,S32750焊接热影响区的冲击性能在焊接热输入大于1.5 kJ/mm后显著下降,但在焊接热影响区组织中并未发现金属间析出相,其冲击韧性的下降是由于焊接热影响区中铁素体晶粒的粗化及焊接热影响区的宽化所致。

纳米铜焊膏烧结互连技术研究现状与展望

纳米铜焊膏在低温烧结后可形成耐高温、高导电导热同质互连结构,该互连结构不仅可避免锡基焊料层和烧结银层服役过程中出现桥接短路和电迁移的可靠性问题,还可解决异质互连结构热膨胀系数不匹配的问题,在集成电路和功率器件封装领域具有重要应用价值。近年来,在铜纳米颗粒稳定性和低温烧结性能方面,纳米铜焊膏烧结互连技术取得了重大研究进展。但与纳米银焊膏烧结互连技术相比,纳米铜焊膏的稳定性、低温烧结性能和可靠性仍有较大提升空间。该文从烧结互连机理、烧结工艺调控、铜纳米颗粒表面改性、纳米铜基复合焊膏、互连可靠性和封装应用方面,阐述了纳米铜焊膏烧结互连技术的最新研究进展,并对后续的技术发展和研究思路进行了展望。

预热温度对紫铜MIG焊接接头组织与力学性能的影响

研究了焊前预热温度由100℃提高至400℃时,紫铜MIG焊接接头的焊缝成形、显微组织与力学性能变化。结果表明,随预热温度提高,焊接飞溅减少,焊缝成形质量显著改善,焊缝熔深逐渐增大。焊缝金属显微组织主要为铜基固溶体柱状晶粒组织,热影响区处为等轴晶粒组织。焊接接头硬度均表现出由母材至焊缝金属逐渐降低的趋势。随预热温度提高,焊缝区、热影响区宽度增大,焊缝金属和热影响区硬度均小幅下降,接头抗拉强度先增大后减小。在300℃预热时,接头具有最高的抗拉强度,且焊缝成形质量好。

黄铜合金的焊接技术及不同热处理状态下的性能对比

以国外某炼油厂铜冷凝器的制造为例,分析C46400黄铜合金的焊接性,介绍C46400黄铜合金的焊接方法、焊接工艺评定试验。为深入研究C46400黄铜合金的焊接性,焊后通过采取不热处理、低温去应力退火和再结晶退火三种方式,观察组织、硬度和力学性能变化。通过产品浮头盖与浮头法兰的焊接实例,阐述了MIG焊焊接黄铜合金所采取的技术措施。

蒸汽发生器下封头接管与安全端焊接工艺研究

蒸汽发生器下封头接管与安全端焊缝属于典型的异种钢焊缝。采用目前常用的奥氏体不锈钢焊丝和镍基合金焊丝分别进行焊接试验,对比分析两种焊接材料对接头热影响区力学性能和组织的影响。结果表明:两种材料接头的拉伸和弯曲性能良好,均能满足各自的标准要求,但该焊缝处于高辐照的工况,选用镍基合金焊材更有利。

功率模块铜线键合工艺参数优化设计

为了提高功率模块铜线键合性能,采用6因素5水平的正交试验方法,结合BP(Back Propagation)神经网络与遗传算法,提出了一种铜线键合工艺参数优化设计方案。首先,对选定样品进行正交试验并将结果进行极差分析,得到工艺参数对键合质量的影响权重排序。其次,运用BP神经网络构建了铜线键合性能预测模型,并通过遗传算法对BP神经网络适应度函数求解,得到了工艺参数的最优值。将BP-遗传算法与传统优化方法的优化结果进行对比,发现经BP-遗传算法优化后的铜线键合工艺稳定性提升更加明显。最后,对功率模块进行了功率循环试验,结果表明经BP-遗传算法优化后的模块功率循环能力得到显著提升。

快速凝固Cu-Sn合金的组织形态及相结构

研究快速凝固Cu-20％Sn亚包晶合金的相结构、晶体生长行为和组织特征，分析冷却速率与组织形成之间的相关规律。结果表明：在急冷快速凝固条件下，合金的包晶转变和共析转变均受到抑制，形成了以亚稳的Cu5.6Sn金属间化合物为主相的快速凝固组织；随着冷却速率的增大，α-Cu相含量减少，Cu5.6Sn相数量显著增多；晶体生长的方向性增强；Cu5.6Sn生长方式由小平面向非小平面生长转变，组织形态由粗大板条状向细密柱状转变。TEM分析表明：在Cu5.6Sn晶内存在大量的位错塞积及孪晶；孪晶之间相互平行，间距约25～80nm；随冷却速率的增大，位错密度增大，孪晶数量增多。

铜及铜合金焊接研究现状和手工自蔓延焊接铜问题探讨

概述了铜及铜合金的气焊、钎焊、活性焊、MIG焊、搅拌摩擦焊及热摩擦搅拌焊、激光焊、电子束焊等常规焊法和自蔓延焊法的技术特点及国内外的研究现状。论述了在当前铜及铜合金手工自蔓延焊接技术的研究过程中如何借鉴融合其他焊接技术的工艺及机理,并讨论了铜及铜合金手工自蔓延焊接所存在的问题并对其产生原因作了初步分析,着重分析了焊接时焊缝金属与母材的润湿性,熔渣与焊缝金属的分离等当前亟需解决的问题,指出了需要深入研究的方向和解决问题的思路。

异种材质堆焊层组织及耐磨性

在不同堆焊工艺参数下,采用反极性弱等离子弧在低碳钢表面堆焊铝青铜合金粉末.利用金相、扫描电镜(SEM)和X射线衍射(XRD)等方法对堆焊层金属的组织进行研究,同时测试堆焊层的硬度和失重量.结果表明,堆焊层金属与母材是冶金结合,堆焊层金属稀释率低.当堆焊层金属含有组织致密的α相或α相沿晶界析出呈网状分布时,堆焊层耐磨性显著提高.分析不同参数下的堆焊层金属与45号钢的摩擦磨损作用机理,得出堆焊层的耐磨性与合金的微观组织、硬度和摩擦副的特性等有关结论.

TLP焊用非晶态中间层合金的制备及焊接性能

研究了适于16Mn钢TLP焊用非晶态Ni-Si-B中间层合金的成分及相选择,在热力学模拟试验机上对16Mn钢进行了TLP焊接,分析了中间层合金的焊接性能、结合界面组织和接头力学性能.结果表明,非晶态镍基中间层合金在TLP焊16Mn钢的过程中具有良好的润湿性和铺展性.接头填充饱满,组织均匀,界面母材与原始组织相比未有粗化迹象.焊接工艺参数为轴向压力10MPa、升温速度50℃/s、焊接温度1150℃和保温时间5min条件下,所得接头的弯曲角达90°.Ni基非晶态中间层实现了16Mn钢TLP焊高强度连接.

粉末粒度对液膜溶解扩散连接特性的影响

以铜基合金粉末为焊材 ,对ZCuBe2 .5合金进行了液膜溶解扩散连接。用铜基合金粉材所获得的焊缝组织由均匀细小的α -Cu等轴晶和晶间金属间化合物组成。界面母材仍保持其原始粗大的α -Cu树枝晶和晶间γ包晶相组织形貌。焊缝与母材结合良好 ,通过原子互扩散形成了厚度约 1 30～ 1 6 0 μm的过渡固溶体结合界面。随着粉末粒度的减小 ,焊缝中等轴晶尺寸逐渐减小 ,焊缝组织得到明显的细化 ;形成的扩散过渡层厚度减小 ,组织更加致密 ,接头抗拉强度增大 ;热影响区变窄 ,硬度分布更趋合理。

Cu-Sn合金急冷箔储能焊接头的形貌特征与形成机制

应用自制的微型电容储能电阻焊机研究了快速凝固Cu-20%Sn包晶合金的储能焊连接行为及接头组织特征.微型接头由熔核区、半熔化区及热影响区组成,熔核为以细密β’-Cu5.6Sn等轴晶为主相的快速凝固组织,熔合区宽度仅2.0-3.0μm,热影响区组织未发生明显变化,储能焊接头组织与快速凝固箔材一致性好.在电极压力及电磁力的共同作用下,过冷熔核中发生了一定程度的液相流动,形成以加压电极为对称轴向四周辐射,并以结合面为对称面,向侧面延伸的弯曲流线.气孔是快速凝固Cu-Sn 合金储能焊接头主要的焊接缺陷.随电极压力的增大,气泡半径急剧减小,当电极压力大于1.0 MPa时,该减小趋势趋于缓和. 液相流动促进气泡的碰撞、合并及迁移是气孔沿熔核周边分布的主要原因.

铜及铜合金的焊接

目前对铜及铜合金焊接性的系统研究很少，经过长期对铜及铜合金的焊接性研究以及查阅有关资料，简要介绍了铜及铜合金的分类、性质；分析了铜及铜合金的焊接性、钢与铜及铜合金的焊接性以及在焊接过程中易出缺陷（气孔、裂纹）的原因和解决措施；探讨了铜及铜合金、钢与铜及铜合金的焊接工艺。实践证明：焊接方法和工艺选择得当，焊接材料选择合理，在焊接过程中易出现的缺陷是完全可以避免的。

急冷Cu-Sn合金的快速凝固焊接接头组织特征

应用微型电容储能焊机对厚度约40-60μm的急冷Cu-x%Sn（x=7,13.5,20）合金箔进行了快速凝固焊接.观察了接头的组织形貌,理论计算了微型熔核的冷却速率,分析了熔核中气孔的成因.结果表明,储能焊能够实现急冷Cu-Sn合金箔的快速凝固焊接,形成的焊接接头组织细小致密,具有典型的快速凝固特征.熔核的存在时间仅15.5μs,其平均冷速高达107K/s,接头组织与急冷箔材一致性好.气孔是急冷Cu-Sn合金快速凝固焊接过程中产生的主要缺陷,随着合金中Sn元素含量的增加,熔核中气孔的析出倾向增大.

不同CO_2气保焊工艺对Q345钢焊接接头的影响

采用不同焊接电流的CO2焊对Q345(δ=4 mm)结构钢分别进行了连续焊和脉冲焊焊接试验,并对焊接接头外观形貌、热影响区尺寸、显微组织和显微硬度进行对比分析。结果表明:连续焊的焊缝比脉冲焊的焊缝粗大;脉冲焊接头热影响区尺寸小于连续焊接头热影响区尺寸;脉冲焊焊接接头组织比连续焊更为均匀,且产生魏氏组织较少;两种焊接工艺条件下的焊接接头显微硬度峰值均位于过热区,连续焊接头各部位显微硬度均略高于脉冲焊接头。

插座铜合金凸焊工艺及结构研究

移动式插座模块化插套与连接铜条之间的电气连接一般通过锡焊工艺实现,存在虚焊、假焊、焊锡渣飞溅等问题,且焊点高温易熔,给插座使用带来安全隐患,同时焊锡的使用造成插座成本增加。通过研究无锡化的电阻焊工艺,分析插座内部结构空间布局,选取了水平夹焊的凸焊工艺,调整了插座连接铜条空间布局,设计了插套凸点结构。试验表明,凸焊插座的安全性高于锡焊插座。

基于非晶态中间层合金的316L不锈钢TLP焊接

研究了瞬时液相扩散焊316L不锈钢用中间层合金的成分和相结构,分析了中间层合金成分及焊接工艺参数对接头组织和性能的影响.结果表明,Ni-Si-B中间层合金具有非晶态结构,在TLP焊接316L不锈钢过程中展现出良好的润湿性和填缝性,接头组织连续性好,基本上无焊接缺陷.焊缝组织为Ni(Fe)固溶体和少量Cr3C2化合物,母材组织无粗化,焊缝与母材组织具有相同的晶格结构.焊接工艺参数为升温速度50℃/s,焊接压力12.7 MPa,焊接温度1 150℃,保温时间10 min,合金元素扩散充分,Si元素向母材的扩散深度达35μm.接头性能较高,弯曲角达135°.

基于纳米铜烧结互连键合技术的研究进展

第三代半导体与功率器件的快速发展对封装互连技术提出了新的需求,纳米铜、银烧结互连技术因其优异的导电、导热、高温服役特性,成为近年来第三代半导体封装进一步突破的关键技术。其中,纳米铜相较于纳米银烧结具有明显的成本优势和更优异的抗电迁移性能,然而小尺寸铜纳米颗粒的制备、收集与抗氧化性都难以保证,影响了其低温烧结性能与存储、使用的可靠性。该文回顾了近年来面向第三代半导体与功率器件封装的纳米铜烧结技术的最新研究成果,分析了尺度效应、铜氧化物对烧结温度及扩散的影响,总结了键合表面纳米化修饰、铜纳米焊料的制备与烧结键合、铜纳米焊料氧化物自还原等多项技术的优势与特点,展望了烧结铜技术进一步面向产业化应用的研究方向。