激光清洗316L不锈钢表面形貌变化试验研究及工艺参数优化

为实现对316L不锈钢表面污染物清洗,文中采用激光清洗表面处理方法去除污染层。通过设计正交试验,探究了纳秒光纤激光清洗过程中工艺参数对316L不锈钢表面粗糙度及去污厚度的影响,随后详细探究了清洗次数对试件表面粗糙度、形貌、组织及硬度的影响。结果表明:316L不锈钢的最佳激光清洗工艺参数为15次、功率为500 W、重复频率为25 kHz、扫描频率为115 Hz、移动速度为1 mm/s,试样表层相变形成1.874μm厚表层结构。

柔性铜-银复合薄膜的激光直写制备及其导热特性

随着柔性电子产品对高效热管理的需求不断增长,近年来制备高导电性柔性薄膜越来越受到人们的广泛关注.以聚酰亚胺(PI)为基底,采用激光直写技术制备铜(Cu)和铜-银(Cu-Ag)薄膜,并对制备的Cu-Ag薄膜进行了物相分析和结构表征.结果表明,铜纳米颗粒和银纳米线在激光辐照的作用下表面局部熔化,进而烧结;通过比较直写制备的铜薄膜和Cu-Ag薄膜在不同温度下7天内电阻的变化,得出银的引入提高了复合材料整体的抗氧化性;对Cu/PI和Cu-Ag/PI两种复合材料的热扩散系数和热导率进行测试,得出银的引入提高了复合薄膜的热导率,Cu-Ag/PI薄膜表现出比Cu/PI薄膜更好的热性能.为制备具有良好热稳定性的Cu/PI和Cu-Ag/PI复合材料提供了一种快速简便、经济节约的方法.

镍/铜箔回流焊与激光钎焊界面显微组织与性能

基于镍箔“桥”替代铝铜直接焊接的背景下,利用回流焊、半导体激光钎焊对镍铜箔片进行异质连接.对比分析了接头形貌及界面显微组织的形成机制,并对其力学性能进行评价.结果表明,两种焊接接头成形良好,且无焊接缺陷产生;激光钎焊焊缝内由锡的固溶体和具有等轴晶形态的Cu-Sn金属间化合物组成,而回流焊焊缝则为锡的固溶体;两种焊接接头铜-锡、镍-锡界面均呈现不同形貌,且铜-锡界面层厚度大于镍-锡界面层.回流焊在铜-锡界面处显微组织呈扇贝状分布,其组成为铜固溶体→Cu_(3)Sn金属间化合物→Cu_(6)Sn_(5)金属间化合物;激光钎焊铜-锡界面处由多种Cu-Sn金属间化合物组成.在镍-锡界面处,回流焊呈现连续分布的(Cu,Ni)_(6)Sn_(5)金属间化合物,而激光钎焊则是由短棒状(Cu,Ni)_(3)Sn_(4)与条状(Cu,Ni)_(6)Sn_(5)组成,两种焊接接头最大剪切力可达320 N以上,远高于实际生产要求.基于此研究结果,可进一步明确激光钎焊是替代镍/铜箔片回流焊连接的可行性技术.

纳米铜基柔性导电薄膜制备现状及前景

纳米铜基导电薄膜具有高导电、高性价比且易与柔性基材结合等优点,在下一代柔性电子产品领域具有广泛的应用前景.然而,纳米铜基导电薄膜在制备的过程中易被氧化,成为制备高导电纳米铜基导电薄膜的难题.文中从油墨配方、印刷方法、烧结方法等方面系统地介绍了纳米铜基柔性导电薄膜的制造方法,着重介绍了目前抗氧化油墨的设计思路,阐明了目前柔性电子先进微纳连接技术的工艺流程,对比了其优缺点及适用范围,并列举了纳米铜基导电薄膜在下一代柔性电子产品领域的典型应用.在此基础上,对纳米铜柔性导电薄膜制造尚存的主要问题进行了总结,并对其未来发展趋势进行了展望.

不锈钢换热器不等间隙钎焊接头失效分析

从整车试验中发生内漏的304不锈钢换热器失效问题入手,采用宏观检查、金相检验、能谱分析和有限元仿真模拟方法,从组织形貌、合金元素扩散、应力集中等角度分析了不锈钢换热器钎焊接头的失效原因,讨论了不等间隙接头的形成原因及对接头应力集中情况的影响。结果表明:换热器失效原因为产品凸台处钎焊接头发生疲劳断裂,裂纹在钎缝圆角处萌生,并在剪应力作用下扩展至钎缝下侧界面,随后沿强度相对较低的钎焊界面进一步扩展。钎焊过程中接头成形较好,无明显焊接缺陷。但由于焊前装配误差造成凸台位置接头钎焊间隙不等,工况下局部位置的应力集中使得接头服役寿命有所降低。

发动机管壳式机油冷却器腐蚀失效分析

为解决发动机管壳式机油冷却器运行半年后出现的T2紫铜管泄漏问题,利用体视显微镜观察腐蚀区域的宏观形貌,利用SEM和EDS观察腐蚀区域表面的微观形貌、分析腐蚀产物成分,利用金相显微镜观察腐蚀区域的截面,分析腐蚀在材料内部的发展路径,采用离子色谱法对失效冷却器上残留的冷却液的成分及含量进行了检测。结果表明,T2紫铜管内壁出现了明显的晶间腐蚀,由于晶粒不断被腐蚀而脱落,形成穿孔最终导致了泄漏;失效冷却器上残留冷却液中Cl^-、SO_4^(2-)浓度异常增高,在被腐蚀的晶间同样发现有S元素和Cl元素,由此判断冷却液中的Cl^-和SO_4^(2-)是导致T2紫铜管发生腐蚀的主要原因。

铜微纳结构的激光直写及其应用研究进展

电性能优良且成本低廉的铜微纳结构在柔性电子领域中展现出广阔的应用前景。激光直写因其快速灵活且可控性高等优势,成为铜微纳结构的高效加工方法之一。概述了微纳结构激光加工的技术特点,随后针对激光直写铜微纳结构展开论述。重点分析了前驱体成分及激光工艺参数对铜微/纳观结构及电性能的影响,探讨了激光直写在铜微纳结构可控制备中的优势。列举了所得结构在柔性电子器件制造中的典型应用场景,分析了典型器件的工作机理。此外,对激光直写微纳结构的未来发展趋势进行了展望。

光束偏移量对DD407/GH1140激光焊接头性能的影响

对航空发动机整体叶盘所采用的DD407和GH1140异种材料进行了激光对接试验,分析了光束偏移对接头力学性能的影响及典型接头横截面的组织特征,并分析了光束偏移对焊缝微观硬度影响。结果表明,该异种材料激光焊接头强度可达到466.3MPa,且光束偏移量对接头强度影响不大,主要取决于GH1140母材;焊缝横截面呈典型的"酒杯状",主要由焊缝两侧的枝状晶及中心的等轴晶组成;接头的显微硬度从GH1140侧经焊缝到DD407侧呈逐渐递增趋势,W和Co元素的固溶强化、γ'强化相的含量的增加、晶粒粗化是显微硬度上升的原因。

搅拌头偏移对Ti/Al异种金属搅拌摩擦焊接头成形及拉伸强度的影响（英文）

采用搅拌摩擦焊(FSW)完成了3 mm厚TC4钛合金和2A14-T14铝合金的连接,研究了搅拌头偏移对接头的成形及拉伸性能的影响。结果表明在搅拌头向铝合金侧的偏移对接头的最大抗拉强度有显著的影响。接头最大抗拉强度随搅拌头的偏移量的增加逐渐升高。在偏移量为2.0 mm、搅拌头转速从400 r/min增加到700 r/min时,接头的最大抗拉强度逐渐降低。在偏移量为2.5 mm、接头的最大抗拉强度随转速的增加逐渐升高。当在搅拌头转速为700 r/min,焊接速度为60 mm/min时,所得接头强度最高,约347 MPa,为铝合金母材的83%。接头的断裂位置和拉伸强度均取决于微观组织和金属间化合物。对于强度最高的接头,由于TiA l相的生成,接头于铝合金侧热影响区发生断裂。

铜纳米颗粒的飞秒激光连接过程研究

采用飞秒激光对铜离子前驱体薄膜进行激光直写,原位还原得到铜纳米颗粒并连接形成导电铜微结构。实验研究了激光功率对铜微结构物相成分、微观结构及导电性能的影响。进一步,利用COMSOL仿真软件模拟了飞秒激光辐照下铜纳米颗粒二聚体的电场分布及温度场分布特征,计算了不同功率单脉冲激光对铜纳米颗粒电子温度及晶格温度的影响。仿真结果表明,激光诱导表面等离激元效应可实现对纳米颗粒的局域加热。当激光功率为960 mW时,纳米颗粒热点区域的晶格温度最高为698 K,纳米颗粒出现表面熔化现象,可实现颗粒间的连接。随着入射激光功率的升高,晶格温度升高,颗粒间连接程度提高,与实验结果相一致。

飞秒激光直写铜微电极研究

采用飞秒激光直写技术在预涂覆廉价铜离子涂层的柔性基体上通过激光还原得到纳米铜颗粒并原位连接形成导电结构,成功制得了具有优良导电性能的铜微电极。研究了不同激光功率及扫描速率对微电极形貌结构、导电性能的影响。结果表明:在不损伤基体的条件下,随着辐照激光能量密度增大,铜微电极的导电性能明显提高;当激光功率为1210 mW、扫描速度为1 mm/s时,所制备的微电极的成分主要为铜,导电性能较好,方阻达到2.74Ω·sq-1。该研究为发展低成本、高效率的柔性电极制造提供了一种新技术,并拓宽了纳米铜材料在电子行业的应用范围。

银纳米线/二氧化钛核壳结构的制备及可见光光催化性能

以有机染料罗丹明B为目标降解物,采用水热法制备了不同负载比例的银纳米线(AgNW)@TiO2核壳复合结构光催化剂,评价其可见光催化活性。结果表明:核壳结构经煅烧后为AgNWs和锐钛矿型TiO2,TiO2带隙减小可实现可见光范围内的激发。当TiO2与AgNWs的摩尔比为84%时,光催化活性最高,对罗丹明B的降解率可达82.2%,主要活性氧化物为超氧自由基。该结构稳定性强,放置263 d后无氧化和相变发生。

光斑直径对纯钛薄片激光封孔的影响

采用Nd:YAG低功率脉冲激光对0.4 mm纯钛薄片的微孔进行封焊,研究光斑直径对焊缝成形的影响规律,并分析作用于封接区的激光能量变化。研究表明,当光斑直径不大于0.4 mm时小孔能够完全封接,封接区有效厚度随着光斑直径的增大呈先增大后减小的趋势,其最大有效封接厚度约为352μm,封接接头主要由不同形态的α晶粒组成,在封接区边缘存在较大的热影响区。另外,随着光斑直径的增大,封接区上表面熔化面积基本不变,但封接模式由匙孔型向热导型转变,其中热导型模式更适合小孔封接。对作用于封接区的激光能量计算发现,理论能量值与光斑直径成正相关,而实际金属熔化量与光斑直径成反相关,造成此现象的原因是小孔边缘熔化的金属在重力等力的作用下向小孔内流动,从而可以吸收更多的激光能量。

脉冲宽度对超薄TiNi/不锈钢激光焊接头TiNi侧界面的影响

在厚度为0.2 mm的TiNi合金/321不锈钢异种材料激光微焊接时,预置Ni作为填充材料,获得了TiNi合金/Ni/321不锈钢激光焊接头。研究了激光脉冲宽度对焊接接头TiNi侧界面的影响。结果表明,不同脉冲宽度下,TiNi合金侧界面区均由宽度不等的TiNi共晶层和TiNi3金属间化合物层组成;随着脉冲宽度的增加,TiNi共晶层平均宽度逐渐减小,TiNi3金属间化合物层平均宽度逐渐增加;界面区显微硬度随脉冲宽度的增加逐渐升高。TiNi母材熔化量和Marangoni流动的改变是影响接头该侧界面区宽度及显微硬度的主要原因。