Au-Cu-Pt-Ag合金带材组织和性能的研究

使用真空感应熔炼制备Au-Cu-Pt-Ag母合金,然后使用冷轧制备了Au-Cu-Pt-Ag合金带材。研究了30%~70%加工率和300~700℃热处理后合金带材的显微组织和力学性能。随着冷加工率由30%增加至70%,合金硬度由257HV增加至282HV。当加工率为70%时,硬度达最大值282HV。当热处理温度为600℃以上时,合金发生完全再结晶,形成均匀的等轴晶组织,合金硬度显著降低。在300℃进行0.5h、1h、2h、4h的时效处理,合金相发生有序转变,晶胞体积收缩,晶界逐渐粗化;随着时效时间由0.5h延长至4h,合金硬度先升高后降低,在2h时硬度最大值为323HV。

Au-Ag-Si钎料合金的初步研究

针对目前熔点在450～500℃范围内的电子器件用钎料的空缺,通过分析Au-Ag-Si系三元相图,并根据其存在的共晶单变量线e1e2,制备了几种熔化温度在400～500℃的共晶钎料合金,并对其钎焊性和加工性能进行了初步的研究。DTA分析发现,合金的熔点在所选定的合金成分范围内随Ag含量的增加而升高。此钎料与Ni板浸润性较好;将钎料合金铸锭热轧后表明该合金作为可加工的实用钎料是合适的。同时,初步探讨了Cu元素对于Au-Ag-Si系合金的熔化特性和塑性变形能力的影响,结果表明Cu对于改善合金的加工性能和缩小固液相间距具有重要的意义。

Au-Ag合金纳米粒子制备及其表面增强拉曼光谱研究

首先采用柠檬酸钠法制得Au-Ag合金纳米种子,然后采用盐酸羟胺生长法得到不同组成的Au-Ag合金纳米粒子.在其UV-V is光谱中只观察到一个位于单金属银和金之间的等离子体共振峰,表明Au-Ag合金纳米粒子已经形成.TEM结果表明,合金纳米粒子的粒径约为60 nm,且颜色均一,没有明显的核壳结构.用苯硫酚(TP)作为探针分子研究了合金纳米粒子的表面增强拉曼光谱(SERS).结果表明,SERS强度与合金纳米粒子的组成和尺寸有关.当纳米粒子粒径一定时,除Au25Ag75外,随着金的增加SERS强度增强.Au25Ag75的粒径比Ag小,导致SERS强度比Ag低.Au50Ag50和Au75Ag25加入TP分子后,其聚集方式与Au相似,等离子体共振峰逐渐靠近1 064 nm,金含量较高时,TP的SERS归于聚集体的等离子体共振增强的贡献.

空心微球结构Au/Ag合金泡沫块体的制备

将平均晶粒尺寸为4.6nm的金粒子通过静电作用粘附于聚苯乙烯(PS)微球表面用于化学镀,化学镀金后PS表面的金沉积层几乎达到完全包覆,厚度70～90nm;在Au/PS表面进行化学镀银,沉积的银颗粒堆积紧密,颗粒大小较先前沉积的金颗粒大,镀覆层厚度增厚至200～400nm;模板去除后,获得了完全自支撑的Au40Ag60空心微球结构的圆柱状泡沫材料。制备的金银合金泡沫由直径约10μm的空心球壳组成,圆柱体直径约5mm,密度约1.2g/cm3。

Au-Ag-Ge钎料的研究

通过对Au-Ag-Ge三元相图的分析确定了Au-19.25Ag-12.80Ge共晶钎料,采取包复热轧后再冷轧制备出厚度为0.1mm的钎料合金薄带,测试了该合金的熔化特性和对Ni板的浸润性。研究结果表明该钎料合金的液、固相线温度分别为490.1℃和445.0℃,合金在≤550℃下对Ni板的润湿角<15°,在Ni板上的铺展面积随着温度从490℃升至550℃而逐渐增大。该合金可以满足电子器件封装焊接的要求。

Au-19.25Ag-12.80Ge钎料的焊接性能研究

根据Au-Ag-Ge三元相图,制备了新型Au-19.25Ag-12.80Ge（%,质量分数）钎料合金。利用DTA,Sirion200场发射扫描电镜对钎料的熔化特性及显微组织进行分析,并对其与纯Ni的润湿性加以研究。结果表明：Au-19.25Ag-12.80Ge钎料合金的熔化温度为446.76-494.40℃,结晶温度区间为47.64℃;焊接温度在510-550℃范围内时,Au-19.25Ag-12.80Ge钎料合金与Ni基体具有良好的铺展性和润湿性,在熔化钎料前沿有润湿环现象出现,钎料合金与Ni基体之间形成了一条连续的金属间化合物层,能谱分析表明该金属间化合物层为Ge3Ni5金属间化合物,由于该化合物层较脆,故应控制焊接工艺以获得连续均匀且厚度适当的金属间化合物层;对于本钎料合金而言,焊接温度530℃,保温时间10min可获得较理想的焊接界面。

苯硫酚吸附在新型Ag-Au合金纳米粒子上的表面增强拉曼光谱研究

以柠檬酸钠同时还原制备的Ag-Au合金纳米粒子为种子,用盐酸羟胺进一步使其生长得到粒径为40～60nm的新型Ag-Au合金纳米粒子,采用UV-Vis光谱和TEM对纳米种子和再生长后的纳米粒子分别进行表征。两种粒子的UV-Vis光谱均只观察到一个等离子体共振峰,其频率随金的摩尔分数(xAu)增加而红移,且TEM图像表明这两种粒子的颜色均一,因此判断这两种粒子均为合金结构。以苯硫酚为探针分子,研究了该新型合金纳米粒子的表面增强拉曼光谱(SERS),结果表明吸附了苯硫酚的合金纳米粒子的紫外最大吸收峰红移,并在近红外区出现聚集体的吸收峰。在632·8nm波长激发下,由于表面等离子体共振效应Au上的SERS信号最强,而合金纳米粒子上的SERS信号随xAu增大而增强。

快速凝固新型Au-Ag-Ge合金薄带的制备

采用单辊快速凝固法制备了Au-19.25Ag-12.80Ge合金薄带。利用TEM方法对合金薄带的显微组织进行了观察分析,根据热传输平衡方程对快速凝固过程冷却速率进行估算。结果表明：辊面线速度在18-24 m/s范围内时,快速凝固冷却速率可达8.93×10^5-1.293×10^6K/s,随着快速凝固冷却速率的增加,合金薄带厚度有所减小;单辊快速凝固工艺的冷却速率对合金薄带的显微组织有重要影响,由于快速凝固工艺增加了材料的固溶度,减小了成分偏析,细化了晶粒,因此显微组织更加均匀细小,形成了纳米晶,快速冷却工艺在金属熔液内垂直于辊轮方向上产生的冷却速度梯度,造成了晶粒内部应力集中现象的产生。

分子动力学模拟Au-Pd和Ag-Pt合金的热学和力学性质

利用Finnis-Sinclair势,对金属Au、Pd、Ag、Pt和合金Au3Pd、AuPd3、Ag3Pt、AgPt3的热学和力学性质进行了分子动力学模拟。首次计算了不同温度下合金的晶格常数、结合能和弹性常数,并预测了它们的熔点。通过比较发现,Au3Pd、AuPd3和Ag3Pt这3种合金的晶格常数、结合能和弹性常数介于其组分金属之间,而AgPt3的剪切模量和熔点高于其组分Ag和Pt。

新型Au-Ag-Ge钎料的性能及焊接界面特征

根据Au-Ag-Ge三元相图,制备2种新型钎料合金Au-19.25Ag-12.80Ge和Au-21.06Ag-13.09Ge(质量分数,%)。利用差热分析仪和Sirion200场发射扫描电镜对钎料的熔化特性及显微组织进行分析,并对其与纯Ni的润湿性加以研究。研究结果表明:Au-19.25Ag-12.80Ge合金的性能较好,其熔化温度范围为446.76～494.40℃,结晶温度区间为47.64℃;焊接温度在510～550℃范围内时,Au-19.25Ag-12.80Ge钎料合金与Ni基体具有良好的铺展性和润湿性,焊接时钎料合金与Ni基体之间形成了一条连续的金属间化合物层,能谱分析表明该金属间化合物层为Ge3Ni5,由于该化合物较脆,过厚的金属间化合物层使焊接接头的剪切强度下降,故应适当控制焊接工艺以获得理想的焊接界面组织。

富金的Au-Ag-Zr三元合金研究

在Au-Ag、Au-Zr和Ag-Zr二元系相图研究的基础上,采用X射线衍射分析、电子探针(EPMA)和显微金相方法测定了Au-Ag-Zr三元系富金区域的700℃等温截面。发现在该等温截面上的富Au-Ag侧,沿着Au-Ag二元匀晶系存在一个长条形的单相区Au(Ag)或Ag(Au),确定在该部分等温截面上共有4个单相区:固溶体Au(Ag)或Ag(Au)、Au4Zr、Au3Zr和Au2Zr;4个二相区:Au4Zr+Au(Ag)、Au3Zr+Au(Ag)、Au4Zr+Au3Zr和Au3Zr+Au2Zr;2个三相区:Au4Zr+Au3Zr+Au(Ag)和Au3Zr+Au2Zr+Au(Ag);在该区域没有形成新的三元化合物。

Au-Ag-Y三元系富Au-Ag区域(Y≤34at%)的700℃等温截面

在Au-Ag、Au-Y和Ag-Y二元合金相图的基础上,采用X-射线衍射分析、电子探针等手段研究了Au-Ag-Y三元系中富金-银区域(Y≤34at%)的700℃等温截面。发现:在该截面的富金银侧沿着Au-Ag二元匀晶系存在一个单相区Au(Ag)或Ag(Au);在二元金属间化合物Au2Y和Ag2Y之间存在一个无限固溶体区域(Au2Y)或(Ag2Y)。在该部分700℃等温截面上一共有6个单相区:Au(Ag)或Ag(Au)、Au6Y、Au51Y14、α(Au2Y)或(Ag2Y)、Au3Y和Ag51Y14;9个两相区:Au(Ag)+Au6Y、Au(Ag)+Au51Y14、Au(Ag)+Au3Y、Au(Ag)+α(Au2Y)、Au(Ag)+Ag51Y14、Ag51Y14+α(Au2Y)、α(Au2Y)+Au3Y、Au3Y+Au51Y14和Au51Y14+Au6Y;4个三相区:Ag51Y14+α(Au2Y)+Au(Ag)、α(Au2Y)+Au3Y+Au(Ag)、Au3Y+Au51Y14+Au(Ag)和Au51Y14+Au6Y+Au(Ag)。在Au-Ag-Y三元系的该成分区域没有发现新的三元中间相。

Au/Ag合金溶胶与HCuCl_4反应过程的紫外光谱研究

采用柠檬酸根为保护剂,通过水合肼还原的方法,在水相中合成了Au/Ag合金纳米粒子,UV-Vis光谱中只观察到一个位于单金属Ag和Au之间的等离子体共振峰,并且合金溶胶的最大吸收峰随着溶胶中Au的物质的量分数变化呈线性变化。通过紫外-可见吸收光谱研究了不同组分的溶胶与HCuCl4溶液的反应过程,结果显示,溶胶的紫外-可见吸收峰随着HCuCl4的加入量的改变而呈规律性变化,其中有一紫外吸收峰随着HCuCl4的加入而呈线性变化的区间,分析后认为这一过程为合金的去合金过程。

Cu-Au-Ag三元去合金化制备纳米多孔金材料

采用磁控溅射镀铜金银多层膜,经过长时间高温热处理合金化制备前驱体三元合金,以不同的酸溶液自由腐蚀去合金化去除合金中的铜元素和银元素,成功制备出纳米多孔金薄膜。采用扫描电镜和X射线能谱仪对去合金腐蚀前后样品的形貌和成分进行了分析。结果表明,400℃,36h热处理后铜金银多层膜完全合金化,获得了Au_3Ag_(28.5)Cu_(68.5)合金材料;FeCl_3+HCl溶液自由腐蚀去除铜可获得连续均匀的纳米尺寸孔隙结构,获得了几乎不含铜的样品;采用渐进浓度的硝酸自由腐蚀去合金化后去除银后获得了孔隙率约84%的纳米多孔金薄膜,其微观结构为连续的三维多孔结构,其系带尺寸10~35nm,并且20~25nm的系带分布达77%。

微量Cu元素对Au-24Ag-3.25Si钎料合金组织和焊接性能的影响

通过分析相图,配制成分分别为Au-24Ag-3.25Si、Au-24Ag-3.25Si-1.5Cu、Au-24Ag-3.25Si-2.0Cu、Au-24Ag-3.25Si-2.5Cu4种合金,中频感应真空熔铸法制备铸锭,在流动氢气保护管式电阻炉中进行焊接实验,基板采用纯Ni片,焊接温度为550℃。使用微量型DTA差热分析仪测定钎料合金的熔化温度,并通过金相观察和扫描电镜观察结合X射线能谱分析对钎料合金的组织和焊接性能进行研究。结果表明,添加适量的Cu元素能降低Au-24Ag-3.25Si钎料合金的熔点,减小固液相间隔;Cu元素的加入使Au-24Ag-3.25Si钎料合金的显微组织发生了显著变化,有新固溶体的形成,使得钎料合金的硬度随之升高;Au-24Ag-3.25Si-1.5Cu钎料合金与Ni焊接后铺展形貌良好,润湿角较小,其焊接界面组织形貌与未添加Cu元素前基本一致,仍然有金属间化合物层(IMC)出现,能谱分析和线扫描结果显示,该IMC层由Ni和Si的金属间化合物组成,Cu元素的添加没有明显改善Au-24Ag-3.25Si钎料合金与Ni的焊接性能。

贵金属(Ag,Au,Pt)与稀土所形成二元合金液相混合焓的Miedema理论研究

应用Miedema理论系统地计算了贵金属(Ag,Au,Pt)与17种稀土元素所形成的二元合金的液相混合焓.研究结果表明:贵金属(Ag,Au,Pt)与稀土元素所形成二元合金的液相混合焓均为负;混合焓-成分曲线大致呈对称分布.将计算结果与文献报道的实验数据进行比较,发现二者符合较好.

(Au,Ag,Cu)/SiO_2二元合金分散复合薄膜非线性光吸收的Mie理论模拟

用修正的Mie理论,模拟计算分析了(Ag,Cu)/SiO2、(Au,Cu)/SiO2、(Ag,Au)/SiO2合金纳米颗粒分散体系的理论吸收光谱。研究发现当二元金属纳米颗粒以合金形式存在时,在一个波段处出现SPR吸收峰,峰位与合金组元的相对含量相关。模拟出的理论吸收光谱与实验结果一致。

Ag-Au-Cu合金表面张力的理论计算

表面张力对于材料而言是一种关键性的性质,该性能在液态金属和合金的成分设计领域有着十分重要的地位,其对铸造以及键合丝键合时金属凝固过程中表面是否开裂、焊接后焊接处的微观形貌有着决定性的影响。使用Butler模型和Toop模型分别计算金银铜及其对应二元合金在熔融状态下的表面张力并与实验值进行对比,从而为金银键合丝的成分设计起到一定的指导作用。结果表明:采用Butler模型和Toop模型计算出二元以及三元合金的表面张力与实验值相差较小。在1381K下,Ag-Au-Cu三元合金表面张力随Au和Cu含量变化介于0.89392~1.32471 N/m之间,表面张力随Ag或者Cu含量增加呈现单调减小或单调增大的趋势。

枝状Ag/Au双金属纳米材料的合成及表征

利用Au离子与树枝状纳米Ag的置换反应,以聚乙烯吡咯烷酮(PVP)为表面活性剂,制备了树枝状Ag/Au双金属纳米材料.利用扫描电子显微镜、能量散射X-射线光谱、紫外可见光光谱仪对样品的形貌、成分进行了表征分析,研究了反应温度对产物的影响.结果表明,当反应温度为180℃,反应时间为30min时,可以得到形貌保持较好的纳米枝状结构.产物的UV-Vis光谱中只观察到一个位于单金属Ag和Au之间的吸收峰,表明形成了Au/Ag合金纳米结构.随着温度升高,置换速度加快,有利于Au的生成.

Ag(核)@Au(壳)纳米颗粒的制备及高温原位XAFS研究

用化学液相还原法制备Ag核Au壳的核壳结构Ag@Au纳米颗粒。用UV-vis、透射电子显微镜(TEM)、差示扫描量热仪(DSC)和X射线吸收精细结构谱(XAFS)进行表征。结果表明成功制备出均一稳定单分散的Ag@Au纳米颗粒,Ag核颗粒平均粒径约8 nm,Au外壳的厚度约3.5 nm。DSC谱显示核壳颗粒在合金化过程中300°C附近时,扩散最剧烈,500°C时已完全形成合金。从高温原位XAFS的径向结构函数(RSF)可清晰看到Au原子周围的局域结构在合金化过程中发生明显变化。用替代位法进行拟合,发现Au-Au键长由2.86增加到2.89,配位数由原来的8.0减为6.1,同时出现了2.1个Au-Ag配位键,而无序度在不断增大,且整个合金化过程主要是以代位扩散为主。