铜-铝电磁脉冲焊接界面形成过程的原子扩散行为

电磁脉冲焊接技术以高压脉冲放电驱使异种金属可靠连接而备受关注,但其界面结合机制尚不明确.该文搭建了铜-铝电磁脉冲焊接综合试验平台,捕获了焊接的动力学过程,得到碰撞点速度与碰撞角度的变化规律.在此基础上,构建了基于分子动力学模拟的电磁脉冲焊接典型界面(平直界面与涡旋界面)形成过程的对应模型,探究了焊接中的原子扩散行为,并根据模拟结果计算了典型结合界面的扩散层厚度,同时采用透射电子显微镜分析了结合界面的微观结构.研究结果表明,剧烈碰撞驱使界面材料塑性变形,界面材料塑性形变形成冶金结合和机械咬合是铜-铝电磁脉冲焊接界面的结合机制,且涡旋界面处的原子扩散厚度大于平直界面.该文可为深入理解电磁脉冲焊接机理和调控焊接效果提供科学依据.

Fe/W扩散焊界面原子扩散行为分子动力学模拟

为研究扩散焊工艺参数对Fe/W界面原子扩散行为的影响,建立了Fe(100)/W(100)界面结构模型。采用分子动力学(MD)方法模拟了1123~1323 K下Fe/W界面处原子扩散,观察具体扩散情况并计算扩散系数。结果表明:Fe/W界面呈现明显的非对称扩散现象,主要为W原子向Fe原子中扩散,且模拟时间越长该现象越明显。径向分布函数(RDF)说明Fe侧原子整体排列有序度高于W侧。根据原子均方位移(MSD)曲线拟合得出原子扩散系数和扩散激活能,在1123~1323 K温度下,Fe、W原子在Fe/W界面的扩散激活能分别为1.326 eV和0.84156 eV,W原子在Fe晶格中扩散势能低于Fe原子在W晶格中扩散势能,更容易突破能垒发生扩散。扩散温度和压力升高可有效提升界面扩散层厚度。一定程度上提高界面粗糙度有利于界面扩散层厚度增长,但粗糙度过大也会影响界面焊合。扩散系数基础数据可为实际工业生产中低活化钢与面向第一壁材料钨的扩散连接界面组织调控提供理论依据。

硅钢中Si原子对C原子扩散过程影响的第一性原理研究

使用基于密度泛函理论的第一性原理计算法探究硅钢内部C原子的扩散特性。首先,建立2×2×2的硅钢晶胞;其次,由过渡态搜索(CI-NEB)方法确定C原子在硅钢晶胞中的扩散方式,即C原子通过在第一邻近(Ⅰ)八面体间隙位置之间连续跳跃完成自身扩散;最后,通过设置不同C原子的扩散路径,计算得出C原子扩散激活能及扩散系数。研究结果表明:在硅钢中C原子的占位为八面体间隙位置,硅钢中的硅元素可以减小C原子的扩散激活能,增大C原子扩散系数,使得C原子在铁基合金中更容易发生扩散。综上可知,运用第一性原理探究合金中原子相互作用及扩散特性是准确且可行的。

12Cr1MoV钢高温时效中组织结构变化的原子扩散分析

试验了成分 (% )为 :0 0 95C 1 0 0Cr 0 31Mo 0 2 2V的 12Cr1MoV珠光体耐热钢在 6 5 0～ 75 0℃ 1 4 2～ 873h时效时钢中合金元素的扩散、位错亚结构以及碳化物大小、数量和分布。并运用原子扩散无规行走理论计算了在对应不同Larson Miller指数P值的不同温度和时间下时效时钢中合金元素的扩散距离。结果表明 ,扩散分析的结果与试验材料成分和各种结构单元特征尺寸范围内组织结构的变化相一致 ;而且 12Cr1MoV钢在 5 0 0℃以上时效时 ,铬、钼原子的扩散与迁移距离显著 ,为 10～ 38μm ,远大于迁移距离约为 0 5 μm的钒原子。这从动力学角度说明钒是通过弥散强化提高 12Cr1MoV钢热强性的主要元素之一。

Ti和Si在Zr_(55)Cu_(30)Al_(10)Ni_5大块金属玻璃中的原子扩散行为

采用二次离子质谱仪(SIMS)研究了Ti和Si原子在Zr55Cu30Al10Ni5大块金属玻璃(BMG)中的扩散行为,发现在玻璃转变温度Tg上下,其扩散系数的温度关系均分别符合同一Arrhenius关系式,表明玻璃转变并未引起扩散机制的变化。而且小原子Si比大原子Ti的扩散系数高约0.5～1个数量级,但其扩散激活能Q却相差不多,这是由于Si原子虽然原子半径较小,但它作为非金属元素与基材中的金属原子结合力较强,从而使得扩散激活能也较大。

用离子辐照模拟研究反应堆结构材料中金属/金属界面原子扩散行为

介绍了利用载能离子辐照模拟研究反应堆结构材料中金属/金属界面原子扩散行为的实验进展,特别是辐照参数(如辐照剂量、辐照温度、核能损、电子能损以及膜结构等)对界面原子扩散行为的影响,并对可能的机理进行了简要的评述。

真空扩散焊接(VDW)法制作扩散偶在研究原子扩散中的应用

利用扩散偶来研究碳、氮原子和氧原子在钢中的扩散是一种很有用的方法［１］。本文作者利用真空扩散焊接工艺来制作扩散偶，并为此设计制作了一台小型真空扩散焊接设备。已使用这种方法制作的扩散偶研究了碳、氮原子在不同成分钢中的扩散规律，并测出了这些原子的扩散系数。

A－P异种钢焊接熔合区中置换式原子扩散的计算和测定

利用具有高空间分辨率的透射电镜（ＴＥＭ）＋能谱（ＥＤＳ）技术，观察和测定了奥氏体－珠光体异种钢焊接熔合区的组织变化和置换式合金元素的浓度分布．根据实验结果。

基于原子扩散的蓝宝石芯片键合技术研究

本文基于原子扩散理论模型,试图介绍一种蓝宝石芯片直接键合技术,给出一定扩散距离下键合温度与键合时间的关系;开展了蓝宝石芯片键合的试验研究;初步制作了键合样品。经测试,键合强度达到0.5 MPa,验证了蓝宝石芯片直接键合的可行性。

金属Zr中O原子扩散的第一性原理研究

由于锆合金在冷却剂缺失事故中的行为与O在锆合金中的性质密切相关,采用第一性原理计算方法研究了O原子在金属Zr中的基本热力学稳定性和扩散性质。研究表明:O原子在hcp-Zr超胞中的八面体间隙、四面体间隙以及空位这3种位置的占位中以八面体间隙位最稳定;空位的存在会提高间隙O原子的稳定性,O原子处于空位的第三近邻位置时比第一和第二近邻位置更稳定;O原子在八面体间隙位之间扩散与在四面体间隙位之间扩散的难易程度接近。

合金中的短程有序转变、点缺陷行为和原子扩散的研究——Ⅰ.实验方法的理论基础

揭示了实际合金退火过程中在淬火空位作用下短程有序转变的一般形式,建立和完善了分析有关实验曲线获得合金中原子扩散数据的方法,使得较低温度下合金中扩散的研究成为可能。

合金中的短程有序转变、点缺陷行为和原子扩散的研究——Ⅱ.Au50at%Pd合金实验结果的分析

在第一部分的理论基础上,对Au50at％Pd合金固溶体短程有序转变实验曲线进行了分析和定量处理。结果表明,文中介绍的实验方法除了提供短程序转变的形式和空位在回复中的性能等有关信息外,还能给出包括合金中空位形成能、两组元迁移激活能在内的较完整的扩散数据。

微张力对不锈钢/碳钢界面复合质量及原子扩散的影响

随着绿色可持续化工业进程的推进和人类资源开发向海洋的转移,耐腐蚀钢筋市场需求量逐渐提高。本工作采用有限元仿真技术建立不锈钢/碳钢复合钢筋四道次连续轧制模型,深入研究不同轧制工况对复合钢筋覆层壁厚均匀度以及界面“空洞”缺陷的影响;通过加载拉应力工况建立COMPASS力场下的界面模型,探究复合钢筋界面原子扩散行为。宏/微观模拟研究表明:微张力轧制会促使双金属界面形成“空洞”,但能显著抑制轧制过程中“耳子”缺陷的产生;拉应力(微张力)升高有效促进了界面沿(111)晶面滑移,并产生了有序度高且一致的界面结构。复合界面微观组织试验同样表明,在高温高压微张力作用下,界面元素过渡平缓,金属碎粒与孔洞消失;近界面区域主要为铁素体晶粒,且越靠近界面珠光体含量越少,渗碳作用越明显。本研究有助于揭示不锈钢/碳钢高压微张力复合过程中金属流动规律及界面原子迁移机制,为优化复合工艺奠定理论基础。

晶界对摩擦焊过程中原子扩散以及缺陷演化的影响

摩擦焊过程中原子发生了超扩散现象,这与其扩散条件是分不开的。在摩擦焊过程中,由于剧烈的塑性变形,材料中形成大量的微观缺陷如空位以及位错等,该文在对空位以及位错对原子扩散的影响进行了研究的基础上,分析晶界对摩擦焊过程中原子扩散以及缺陷演化的影响。

钢与铝原子扩散焊焊接面的超声检测

1 问题提出两种金属在一定条件下通过接触面的原子扩散而焊接在一起。此方法称为原子扩散焊。这时,通常的冶金熔化焊缺陷是不存在的,仅有接触面层的未复合和工艺淬火裂纹。我所遇到的是钢和铝的焊接(图1)。这是通过原子扩散焊而成的一种复合材活塞。它的焊接工艺和选材均在试制阶段。

影响化学热处理中原子扩散的因素—晶体结构与相变(Ⅱ)(续)

2 影响原子扩散的因素一晶体结构与相变 2．1晶粒大小 众所周知，晶界部位晶格畸变大，原子排列凌乱，原子处于高能状态，理应对扩散有利。许多文献都认为原子首先从晶界渗人内部。明克维奇的试验表明，碳在细晶粒的钨中扩散系数比在单晶钨中大3倍，钢中则不然。

真空扩散焊接在研究原子扩散中的应用

利用扩散偶来研究碳原子、氮原子和氧原子在钢中的扩散是一种很有用的方法。但是扩散偶在制作过程中需要进行焊接。以往的焊接法,由于焊接温度很高,在焊接过程中扩散偶内部扩散组元已发生显著地扩散。本文作者把当前在焊接工艺中已用于生产的真空扩散焊接工艺用来制作扩散偶,并为此设计制作了一台专门用于制作扩散偶的小型真空扩散焊接设备。实际使用结果表明:用它制作的扩散偶,焊接温度很低≤750℃,焊接面平直,扩散组元无明显扩散(焊接过程中产生的扩散层厚≤0.02mm),且焊接强度较大,经拉伸实验证明不会在焊接面开裂。已使用这种方法制作的扩散偶研究了碳原子、氮原子和氧原子在不同成分的钢中的扩散规律,并测出了这些原子的扩散系数。有关这方面的工作已在其它文章中发表。

影响化学热处理中原子扩散的因素—化学因素(Ⅲ)(续)

3影响原子扩散的化学因素 3．1钢的含碳量 当含C量≤0．4％（质量分数，下同）时，C在钢中的扩散系数几乎不变；超过0．7％～0．8％之后，碳的扩散系数明显提高。但为了保持心部的韧性，一般渗碳钢的含碳量均〈0．4％。近年来为提高表面耐磨性，对轴承钢、高速钢模具渗C也不乏成功的例子。

铝镁合金中受限晶体结构的原子扩散行为研究取得重要突破

近期,科技部高技术研究发展中心受托管理的国家重点研发计划中的"新型纳米金属材料的构筑及使役行为研究"项目取得重要研究进展。项目研发团队经过协同攻关,发现高温下受限晶体结构在具有极细晶粒的过饱和铝镁合金中可以有效地抑制原子扩散。通过形成受限晶体这种稳定的结构,随着样品退火温度的增加.

Ni-MWCNTs有效抑制倒装LED封装焊层中的原子扩散

半导体器件的先进封装在提高芯片集成度、电气连接以及性能优化的过程中扮演着重要角色。在实际生产中,焊点被认为是封装可靠性的瓶颈,一个焊点的失效就有可能造成器件整体失效。但是这个瓶颈是可以突破的,上海应用技术大学邹军教授团队通过在封装焊料中添加纳米颗粒提高了钎焊接头的抗剪切强度和抗疲劳性能,以提升封装可靠性。