Sn-2.5Ag-0.7Cu(0.1RE)/Cu焊点界面区微观组织与Cu_6Sn_5的生长动力学

利用X射线衍射分析仪、JSM-5610LV扫描电镜及能谱分析研究钎焊和时效过程中低银Sn-2.5Ag-0.7Cu(0.1RE)/Cu焊点界面区显微组织和Cu6Sn5金属间化合物的生长行为。结果表明:钎焊过程中焊点界面区Cu6Sn5金属间化合物的厚度是溶解和生长两方面共同作用的结果;随着时效时间的延长,焊点界面区Cu6Sn5的形貌由扇贝状转变为层状,其长大动力学符合抛物线规律,由扩散机制控制;添加0.1%稀土元素能有效减慢界面Cu6Sn5金属间化合物在钎焊及时效过程中的长大速度,可改变焊点裂纹的起源位置,提高其可靠性。

热作模具钢热疲劳行为的研究现状

热作模具工作过程中在承受上、下限温度循环的同时受到循环的机械应力,致使模具表层金属产生塑性变形,进而导致热裂纹萌生、扩展,形成热疲劳,热疲劳失效作为热作模具最主要的失效形式之一受到广泛关注。为此,本文叙述了热作模具钢热疲劳裂纹的测试方法、研究进展、失效机理及其评定标准,总结了热作模具钢热疲劳寿命的预测模型,展望了热作模具钢热疲劳行为的研究方向,预期对准确预测热作模具钢热疲劳寿命起推动作用。

RE对Sn2.5Ag0.7Cu/Cu焊点性能的影响

利用X射线衍射分析仪(XRD)和JSM-5610LV扫描电镜(SEM)研究RE含量对Sn2.5Ag0.7Cu/Cu焊点界面区显微组织、剪切强度和蠕变断裂寿命的影响。结果表明:Sn2.5Ag0.7CuxRE焊点界面区金属间化合物由靠近钎料侧Cu6Sn5和靠近Cu基板侧Cu3Sn构成;添加微量RE可细化Sn2.5Ag0.7Cu焊点内钎料合金的显微组织和改善钎焊接头界面区金属间化合物的几何尺寸及形态;当RE添加量为0.1%时,焊点的剪切强度最高,蠕变断裂寿命最长。

微量稀土及工艺参数对SnAgCu钎料合金润湿特性的影响

选用商用水洗钎剂,采用润湿平衡法研究了Sn2·5Ag0·7CuXRE系钎料合金在不同钎焊工艺参数下对表面组装元器件润湿特性的影响。研究结果表明:添加微量稀土(RE)可改善钎料的润湿特性,当RE添加量(质量分数)达0·1%时,润湿效果最好;钎焊温度升高、钎焊时间和预热时间延长,可不同程度提高润湿力,但钎焊温度过高、时间过长,润湿力下降;Sn2.5Ag0.7Cu0.1RE钎料合金在最佳钎焊工艺参数钎焊温度250℃、预热时间15s、钎焊时间5s时,润湿力最大,达到现行商用Sn3.8Ag0.7Cu钎料合金的润湿力,能满足表面组装对无铅钎料润湿性能的要求。

RE对SnAgCu钎料合金及焊点性能的影响

利用JSM-5610LV扫描电镜(SEM)及能谱分析(EDS)等测量方法,研究了微量RE对Sn-2.5Ag-0.7Cu无铅钎料的显微组织、润湿特性、拉伸强度及焊点剪切强度和蠕变断裂寿命的影响。结果表明,向Sn-2.5Ag-0.7Cu中添加0.1%RE可明显细化钎料合金的显微组织,改善钎料合金的润湿特性,提高钎料合金的抗拉强度、伸长率及焊点剪切强度,增加焊点的蠕变断裂寿命。当RE添加量为0.5%时,由于形成了RE化合物而明显恶化钎料合金的性能。

40Cr钢表面电火花沉积WC的界面行为

以WC合金作为电极,氩气为保护气体,采用电火花沉积技术在40Cr钢表面沉积WC合金层,通过显微硬度计、扫描电镜(SEM)及能谱分析(EDS),X射线衍射等测量方法,研究了40Cr钢表面电火花沉积WC层的显微硬度、表面状态、界面行为及相结构组成。结果表明,WC合金电火花沉积层存在微裂纹及气孔,主要由W、Fe6W6C、Fe3C和Cr23C6等相组成;沉积层显微硬度达820 HV,为基体的4.5倍;沉积层断面连续、致密,厚度为30μm;沉积层与基体之间发生了元素的相互扩散与合金化过程,呈冶金结合,无明显界面。

微连接用Sn-2.5Ag-0.7Cu(0.1RE)钎料焊点界面Cu_6Sn_5的长大行为

利用XRD、SEM及EDAX研究了钎焊和时效过程中低银Sn-2.5Ag-0.7Cu(0.1RE)/Cu焊点界面区显微组织和Cu6Sn5金属间化合物的生长行为。结果表明,钎焊过程中焊点界面区Cu6Sn5金属间化合物的厚度是溶解和生长两方面共同作用的结果;随时效时间的增加,焊点界面区Cu6Sn5的形貌由扇贝状转变为层状,其长大动力学符合抛物线规律,由扩散机制控制;添加0.1%(质量分数,下同)的RE能有效减慢界面Cu6Sn5金属间化合物在钎焊及时效过程中的长大速度,改变焊点的断裂机制,提高其可靠性。

开放焊接实验室探索与实践

结合焊接实验室开放实践进行了探讨,对实验室开放的基本思想,如何开放和管理模式提出了一些建议,对深化焊接实践教学改革具有借鉴意义。

焊接专业实践教学的创新发展与探索

为进一步推进实践教学在应用型创新人才培养中发挥的作用,使毕业生能够更好地服务于社会,通过加强师资队伍建设,制定合理的实践教学大纲,改革实践教学内容,改进实践教学成绩评定方式等途径,对河南科技大学焊接专业的实践教学进行了研究与探索,预期探索的创新型焊接专业实践教学内容及形式为其他学科实践教学的转变起到积极和带头作用。

Sn-2.5Ag-0.7Cu-0.1RE-xNi的润湿特性

采用润湿平衡法,选用商用水洗钎剂研究了Sn-2.5Ag-0.7Cu-0.1RE-x Ni钎料合金在Cu引线和Cu基板上的润湿特性。结果表明,当Ni添加量为0.05%-0.1%时,Sn-2.5Ag-0.7Cu-0.1RE钎料合金中在Cu引线上具有较短的润湿时间,较小的润湿角,较大的润湿力;在Cu基板上具有较小的润湿角和较大的铺展面积;焊点界面区Cu6Sn5厚度小而平整;其润湿特性满足现代表面组装技术对无铅钎料润湿性能的要求。

微量稀土对SnAgCu无铅钎料力学及润湿性能的影响

对真空条件下制备的Sn2.5Ag0.7CuxRE钎料合金的力学及润湿性能进行了研究。结果表明:当RE添加量为0.1%(质量分数)时,钎料合金具有较大的铺展面积、较小的润湿角和较高的拉伸强度、伸长率,可满足微电子连接的需要。

回火温度对4Cr5MoSiV1Ti钢组织性能的影响

采用真空感应炉熔炼新型4Cr5MoSiV1Ti热作模具钢,研究了回火温度对其力学性能、断口形貌及显微组织的影响。结果表明:随回火温度升高,4Cr5MoSiV1Ti钢的抗拉强度先上升后降低,回火温度为520℃时,抗拉强度最高,伸长率和断面收缩率先略有减小后大幅增加;4Cr5MoSiV1Ti钢拉伸断口均为解理刻面断裂,但随回火温度升高,断面从与拉伸轴垂直的方向转变为与拉伸轴呈45°夹角,且等轴状和抛物线状韧窝逐渐增加,同时碳化物的析出数量增多、尺寸增大。

微量RE对Sn-2．5Ag-0．7Cu钎料合金润湿性的影响

采用润湿平衡法,研究了水洗钎剂条件下Sn-2.5Ag-0.7Cu-xRE无铅钎料合金在1206片式元器件和Cu焊盘上的润湿性。结果表明,添加质量分数为0.1%的RE的Sn-2.5Ag-0.7Cu钎料合金在1206表面贴装元器件和Cu焊盘上有最大的润湿力和铺展面积及最小的润湿角,其润湿性最好,润湿力优于Sn-3.8Ag-0.7Cu钎料合金,满足微电子行业对润湿性能的要求。

微量钛对4Cr5MoSiV1合金钢组织性能的影响

采用真空熔炼法制备了不同钛含量的4Cr5MoSiV1热作模具钢,利用洛氏硬度计、扫描电镜(SEM)和透射电镜(TEM)等研究了4Cr5MoSiV1Ti热作模具钢的组织与性能。结果表明:随着钛含量的增加,4Cr5MoSiV1Ti热作模具钢的热稳定性和抗拉强度均先增加后降低。当钛添加量为0.13 mass%时,合金钢具有良好的热稳定性、强度及伸长率和断面收缩率,回火后析出了尺寸约为50 nm的四边形TiC第二相;而当钛添加量为0.54 mass%时,三叉晶界处析出了尺寸为300 nm左右的不规则TiC粒子,这将对合金钢的热稳定性和力学性能产生不良的影响。

开放焊接实验室 提高学生专业素质

结合焊接开放实验室的实践,对实验室开放的基本思想,如何开放和管理模式提出了一些建议。

多媒体在焊接实验教学中的应用研究

分析了传统焊接实验教学的局限性,探讨了多媒体在焊接实验教学中的优越性:不仅具有直观形象,动静结合,声、光、电兼备等特点,且可丰富教学内容,改进教学质量,增强教学效果,提高学生学习兴趣。

电场作用下40Cr/QCr0.5的超塑性固态压接

基于外加电场可改善材料的超塑性和钢与铜超塑性固态压接的可行性,将材料电致超塑性效应与固态压接技术有机结合以开发新的电致超塑性固态压接技术,具有重要的使用价值和工业应用前景.结果表明,在非真空、无保护气氛下,预压应力为56.6 MPa,初始应变速率为1.5×10-4/s、压接温度为710-800℃、压接时间为0-8min、电场强度为0-3 k V/cm时,40Cr/QCr0.5压接接头的抗拉强度达到甚至超过QCr0.5母材强度,QCr0.5侧接头胀大率不超过4%.当电场强度为3 k V/cm时,40Cr与QCr0.5的压接接头形成了良好的冶金结合.

水洗钎剂下SnAgCuRExNi与铜引线的润湿适配性

采用润湿平衡法,选用商用水洗钎剂,研究了镍添加量及钎焊工艺参数对Sn2.5Ag0.7Cu0.1RE钎料合金在铜引线上的润湿适配性.结果表明,当Sn2.5Ag0.7Cu0.1RE钎料合金中镍添加量为0.05%时,钎料合金显微组织明显细化;当钎焊温度为255℃、钎焊时间为5 s、浸渍速度为20 mm/s、浸渍深度为3 mm的情况下,其与Ф0.6×30 mm的铜引线具有较好的润湿适配性,即具有较短的润湿时间,较小的润湿角,较大的润湿力,符合润湿力、润湿时间和润湿角的相关标准,完全满足现代表面组装技术对无铅钎料润湿性能的要求.

RE含量及环境条件对SnAgCu钎焊接头蠕变断裂寿命的影响

采用搭接面积为1mm2的微型接头,研究了Ce-La混合稀土(RE)含量和环境条件对Sn2.5Ag0.7CuxRE钎料钎焊接头蠕变断裂寿命的影响。结果表明:添加微量RE可改变钎焊接头界面层金属间化合物的几何尺寸及形态,从而影响SnAgCuRE钎料合金钎焊焊点的蠕变断裂寿命。当RE添加量为0.1%时(质量分数,下同),焊点界面金属间化合物尺寸小且均匀,蠕变断裂寿命最长,为SnAgCu焊点蠕变断裂寿命的8.4倍,其值明显高于商用钎料Sn3.8Ag0.7Cu焊点的蠕变断裂寿命。在相同条件下,焊点的服役温度升高、应力增加,将导致焊点的蠕变断裂寿命下降。

水洗钎剂下SnAgCu系钎料对不同基板的润湿特性

选用商用水洗钎剂,采用润湿平衡法,研究了低银SnAgCu系钎料合金在表面贴装元器件及紫铜板上的润湿特性。研究结果表明,在Ag的质量分数为2.5%时,SnAg2.5Cu0.7钎料合金具有最大的润湿力和铺展面积及最小的润湿角。其润湿力高于现行商用SnAg3.8Cu0.7钎料合金,完全可满足表面组装元器件对其润湿性能的要求。