BGA焊点微裂纹缺陷检测研究

球栅阵列封装(BGA)元器件的焊点隐藏于IC芯片底部,经电装后仅边缘焊点可见,因此检验其焊接质量是行业普遍的难题。探讨了BGA焊点微裂纹缺陷的产生机理和裂纹分布,设计了基于计算机分层层析成像(CL)技术的BGA焊点微裂纹缺陷检测方法和检测流程。经实测证明,该测试方法可以兼顾检测质量和效率,具有工程应用的可行性,可为BGA焊点检验人员提供参考。

热等静压对激光选区熔化增材制造GH3230高温合金微裂纹与组织的影响

为揭示GH3230高温合金的激光选区熔化增材成形性,研究了热等静压对激光选区熔化增材制造GH3230高温合金微裂纹与组织及拉伸性能的影响。结果表明,激光选区熔化增材制造GH3230高温合金沉积态存在凝固微裂纹,该裂纹在XOY截面呈现龟裂特征,在ZOY截面呈现线状;热等静压之后,激光选区熔化增材制造GH3230高温合金的一部分微裂纹可以消除,另一部分较长的微裂纹难以消除。激光选区熔化增材制造GH3230高温合金沉积态组织基本为片状固溶体组织,在晶界附近存在少量析出碳化物;热等静压之后,在晶界附近析出大量的MoWCr碳化物,而晶内析出MoWCr碳化物数量多且尺寸较小。凝固微裂纹导致激光选区熔化增材制造GH3230高温合金沉积态XY方向抗拉强度及延伸率降低,而热等静压能减小大尺寸微裂纹,消除小尺寸微裂纹及气孔,可大幅提高XY方向的抗拉强度和延伸率。

预腐蚀7050-T7651铝合金微裂纹的萌生与扩展

开展不同预腐蚀时间下7050-T7651铝合金的扫描电子显微镜原位拉伸实验,利用扫描电子显微镜观原位、在线测试件表面微观裂纹的萌生、扩展,分析腐蚀对铝合金微裂纹行为的影响。结果表明:随着腐蚀程度加剧,试件表面腐蚀坑密度增大,形成腐蚀坑群,试件的承载能力也随之下降。微裂纹主要萌生于试件缺口粗糙表面和试件表面蚀坑处,微裂纹数量随着腐蚀时间的延长而增多;缺口产生的微裂纹与相邻的蚀坑微裂纹相互联结形成主裂纹,主导试件的损伤失效过程。腐蚀损伤较轻时,主裂纹尖端附近的蚀坑会引起裂纹分支;腐蚀损伤较重时,腐蚀坑诱导的多条微裂纹与主裂纹发生多次联合,影响了主裂纹的扩展方向与路径;切应力在裂纹扩展过程中也起到了重要作用,开裂模式为Ⅰ/Ⅱ混合断裂模式。

温度对TiAl涂层微裂纹扩展影响的分子动力学研究

运用分子动力学方法对不同温度下TiAl合金的微裂纹扩展过程进行了研究,建立了TiAl合金分子动力学模型,通过共同近邻分析和位错分析得到了其在微观尺度下裂纹扩展的变形机制,并采用扫描电镜原位拉伸TiAl涂层试验对模拟结果进行了验证。结果表明,在分子动力学模拟和扫描电镜原位拉伸试验中均可见裂纹向前方[100]晶向扩展,在临近孔洞时,裂纹扩展路径向[110]晶向扩展。在应力加载过程中,体系会发生裂纹尖端钝化、孔洞引导裂纹扩展改变初始扩展方向以及边界塞积等现象。随着温度的升高,原子的活性增强,热运动加剧,裂纹钝化速度增加,裂纹扩展速度变慢。体系的能量随着温度的升高而增加,当温度为500 K时,应力达到最大。温度为300~500 K时,TiAl合金的抗塑性较好,晶体结构较稳定,温度为500~1100 K时,体系易发生塑性变形,引发位错增殖,原因是1/2<110>(Perfect)位错与1/6<112>(Shockly)位错在裂尖前方塞积抑制了裂纹的扩展。

TiAl涂层中孔洞对微裂纹影响的分子动力学研究

采用分子动力学方法分析单孔洞与多孔洞状态下TiAl涂层内部机理变化,构建涂层模型,进行拉伸模拟,得到了应力-应变曲线和能量变化,并通过实验结果加以验证。结果表明:Ti Al涂层内微裂纹会沿预设孔洞方向扩展;基于模拟进行DXA分析,在拉伸作用孔洞诱发裂尖产生1/6〈112〉型位错,裂尖不断向[110]和[ī10]晶向发射位错,位错塞积导致微裂纹扩展到一定程度,产生1/6〈110〉型位错,位错运动相互抵制,抑制裂纹向前扩展。当单个孔洞在裂纹右上30°时,系统应力极值最大,微观结构中的其他原子结构和FCC晶体结构向HCP和BCC晶体结构转变,体现出孔洞对微裂纹扩展的引导作用增强。当体系存在多个孔洞时,体系的应力极值最小,拉伸过程中原子结构转变增加的较少,裂纹扩展较快,致使涂层开裂失效。

XP-endo Shaper和ProTaper Next对弯曲根管成形能力及微裂纹形成的影响

目的:运用显微CT(Micro-CT)评价ProTaper Next(PTN)和XP-endo Shaper(XPS)对弯曲根管成形能力及微裂纹形成的影响。方法:收集16颗2个独立近中根管的下颌磨牙,共32个根管,弯曲度为25°~35°。采用2种新型镍钛器械(PTN和XPS)进行预备,记录预备时间。预备前、后用Micro-CT扫描,并进行三维重建,对根管偏移、轴中心率、体积增加量、管/根宽度比和微裂纹发生率进行分析。采用SPSS 22.0软件包对数据进行统计学分析。结果:预备后XPS组在距根尖1、3、5、7 mm水平根管偏移较PTN组小,在1、3、7 mm水平轴中心率较PTN高,具有统计学差异(P<0.05),轴中心率在5 mm水平两者无显著性差异(P>0.05)。XPS组预备时间显著少于PTN组(P<0.05)。2种器械预备后体积增加量、管/根宽度比无显著差异(P>0.05)。2种器械预备后均无新裂纹产生。结论:PTN与XPS均能安全、有效预备下颌磨牙重度弯曲根管,而XPS在预备成形方面具有更好的中心定位性及更高的预备效率。

FeNiCu合金中温度对微裂纹扩展影响的分子动力学研究

为了研究FeNiCu合金微裂纹在不同温度下扩展时发生的力学性能及微观机理变化,运用分子动力学方法,在300、500、700、900 K和1100 K的温度下,对含有微裂纹和位错的FeNiCu合金模型进行了单轴拉伸模拟;使用可视化软件,对拉伸过程中FeNiCu合金的微观结构演变进行了分析;结合应力应变曲线以及能量变化曲线,着重分析了温度对FeNiCu合金微裂纹扩展微观机理的影响。结果表明,温度越高,合金内原子间距越大,微观结构越不稳定;随着温度的升高,合金的塑性得到提高,其微观缺陷在单轴加载下得到一定程度的愈合,可维持较为稳定的力学性能;当温度升高时,加强位错滑移,加剧位错的发射及运动,而位错塞积更容易形成微裂纹,使位错在滑移方向<110>多处塞积形成微裂纹扩展。

基于分布位错法研究多条微裂纹对偏折主裂纹的影响

目的 采用理论方法求解多条微裂纹对偏折主裂纹的影响,重点分析偏折主裂纹尖端的力学行为及微裂纹对主裂纹扩展角度和闭合区域的影响等问题,为实际的工程应用提供理论依据。方法 运用叠加原理将主问题分解成2个子问题,通过材料力学方法求解子问题一;基于分布位错方法求解子问题二。进一步建立关于位错密度的奇异积分方程,利用Gauss-Chebyshev数值求积分法解决位错密度方程的奇异性问题,并通过计算机编写程序,最终得到相关力学参量的数值解。结果 得到了偏折主裂纹附近的应力场以及微裂纹长度、微裂纹个数对偏折主裂纹尖端应力强度因子的影响等相关力学参量。分析了主裂纹不同偏折角度时的闭合区域,以及微裂纹的方位角、微裂纹个数等对偏折主裂纹扩展角度的影响。结论 裂纹面对拉应力有屏蔽作用,导致拉应力在裂纹面附近应力松弛,而裂纹尖端对拉应力有放大作用,随着应力增加将导致裂纹的扩展。一条微裂纹位于主裂纹尖端约–30°<θ<50°时,将使主裂纹尖端应力强度因子增加,促进主裂纹的扩展,而微裂纹位于50°<θ<90°或–90°<θ<–30°时,将使主裂纹尖端应力强度因子减小,抑制主裂纹的扩展。主裂纹尖端应力强度因子随微裂纹长度的增加而变大,随微裂纹与主裂纹间距离的增加而减小。

焊接微裂纹缺陷对顶板与纵肋构造疲劳性能影响研究

为研究焊接微裂纹缺陷对正交异性钢桥面板顶板与纵肋构造疲劳性能的影响,首先采用扫描电子显微镜对实际桥梁结构的焊接断面进行缺陷检测,统计分析微裂纹尺寸和分布特性,然后基于既有试验和有限元分析方法,结合断裂力学理论,评估不同微裂纹缺陷对构造细节劣化效应的影响,并分析焊接微裂纹关键特征参数对构造细节疲劳性能的影响。结果表明:顶板与纵肋构造的焊趾及焊根处普遍存在微裂纹缺陷,焊根处微裂纹尺寸(平均值150.7μm、标准差100.8μm)大于焊趾处(平均值29.8μm、标准差17.4μm);顶板与纵肋构造细节主导失效模型主要由微裂纹尺寸决定;构造细节疲劳寿命直接由焊接微裂纹尺寸决定,其疲劳强度为100~200 MPa;疲劳裂纹最终扩展方向与焊接微裂纹初始角度无关,仅受实际受力状态影响。

精锻齿环凸键微裂纹的原因分析及预防措施

为了解决锰黄铜同步器齿环精密锻造过程在凸键圆角处的裂纹,通过金相显微镜观察了裂纹试样的金相组织,利用数值模拟技术对整个齿环的精密成形过程进行模拟分析。从锻件材质和工艺角度分析微裂纹产生的原因并探究了解决措施。结果表明,圆角处锻造过程应力、应变较大是产生裂纹的主要原因。调整锻造温度可以消除该锻件在锻造过程中所产生的显微裂纹。该结论在实际生产中得到了相应的工程验证。

双相钢铸坯微裂纹在冷轧的表现及控制

文章对双相钢铸坯微裂纹缺陷经过热轧、酸洗、退火后缺陷形貌进行了详细描述,并结合生产试验对DP780、DP980两个钢种的微裂纹缺陷的产生原因及控制方法进行了论述。微裂纹缺陷由于太过细小在铸坯、热轧钢卷表面均不可见;但是经过冷轧轧制,缺陷会放大延伸,最终在冷轧连退产品的表面形成不规则、带有黑色且有起点的树杈状线形缺陷。不同强度的双相钢裂纹缺陷产生的原因也不完全相同。对于冷轧整板面的树杈状裂纹缺陷控制的关键控制点有两个,一是着重关注铸坯浇筑过程中温度的均匀性,二是连铸过程中非金属元素尤其是N含量的控制。双相钢微裂纹缺陷受钢种特性影响不容易完全消除,但通过以上措施可以有效改善。

基于COMSOL的表面微裂纹超声非线性混频检测研究

为实现对表面微裂纹的超声检测,基于COMSOL构建含有表面微裂纹的超声表面波非线性响应几何模型,分析表面波混频频率的选择对调制效应的作用,研究不同裂纹长度、宽度以及传播距离对边频分量的影响,提出一种基于二次谐波分量和边频分量的表面微裂纹检测方法。结果表明:二次谐波分量可用于判断微裂纹是否存在,归一化边频分量能够对微裂纹进行定位和定量分析;微裂纹长度与边频分量之和呈现负相关关系,传播距离与边频分量之和呈现出线性负相关关系,其线性拟合曲线的相关性系数为0.963。

固定闪光焊接头轨底过热区微裂纹产生原因及控制措施

针对固定闪光焊接头轨底过热区微裂纹问题,通过逐层磨削、超声波探伤、金相检验的试验方法对3种不同状态的固定闪光焊接头进行检验与分析,明确固定闪光焊接头轨底微裂纹的产生原因并提出控制措施。结果表明:接头轨底下表面存在的微裂纹缺陷是引起固定闪光焊接头轨底轻伤的原因;微裂纹是在推凸过程中产生的推凸裂纹,探伤得到的伤损严重程度与微裂纹的总体积及分布密度相关;增大推凸余高、提高焊接热输入、增大顶锻力、提高母材的纯净度和均质化程度均可以有效降低轨底微裂纹的严重程度,但要结合操作的复杂程度和成本进行综合考虑。

石英玻璃亚表面微裂纹的偏振激光散射检测方法

石英玻璃等光学硬脆材料在加工过程中不可避免地产生亚表面微裂纹,从而对光学元件的使役性能具有显著影响。因此,石英玻璃亚表面微裂纹的无损检测对于优化石英玻璃加工工艺进而提高加工质量具有十分重要的意义。提出了基于偏振激光散射(Polarized Laser Scattering,PLS)的石英玻璃亚表面微裂纹检测方法,搭建了PLS无损检测系统。通过压痕实验以20 mN,50 mN,100 mN压力制备亚表面微裂纹深度为5.27μm,9.7μm,15.42μm的压痕试样,使用PLS检测系统对压痕试样进行无损检测,探究PLS信号与亚表面微裂纹深度的对应关系。通过不同粒径磨粒(1~20μm)研磨制备亚表面微裂纹深度为1~10μm的研磨试样,发现研磨PLS检测信号与亚表面裂纹深度之间呈幂函数关系。搭建的PLS检测系统可以对深度小于10μm的石英玻璃亚表面微裂纹进行有效检测与量化。PLS检测系统检测结果可实现研磨石英玻璃微裂纹检测,进而为亚表面微裂纹控制及加工工艺优化提供指导。

单晶叶片基体表面微裂纹成因分析

单晶高温合金是制造先进航空发动机涡轮叶片的主要材料,其优异性能主要来源于消除了与主应力轴垂直的晶界,而单晶材料中如果出现再结晶会显著降低其高温力学性能。为探究发动机单晶涡轮导向叶片试验后在叶身前缘下缘板R区产生裂纹的原因,利用视频显微镜、金相显微镜和扫描电镜等手段对裂纹截面组织进行宏、微观分析,明确了R区的宏观裂纹为抗氧化涂层裂纹,宏观裂纹附近的叶片基体存在由于叶片表面胞状再结晶晶界开裂所引起的微裂纹。结果表明:单晶叶片表面产生胞状再结晶主要与叶片抛光、吹砂等修整过程中引入的塑性变形及后续的钎焊工艺有关;抗氧化涂层的开裂促进了胞状晶晶界的开裂;通过对导向叶片的多个截面组织进行对比分析,发现高温能够加速胞状再结晶的晶界开裂。

纯钛箔材表面微裂纹研究

文章主要研究了TA1箔材表面微观裂纹产生的原因,通过对比两种不同的工艺,可以得出:采用两轧程轧制的箔材表面微裂纹是由于中间退火时氩气保护气氛中氧含量较高,导致箔材表面产生氧化层,进而在第二轧程轧制时氧化层破裂所致。

碳纤维复合材料微裂纹缺陷仿真研究

碳纤维复合材料因其具有耐腐蚀、耐高温、比强度高、比模量大及易于成型等独特性能,广泛应用于体育用品、风力发电、航空航天领域。碳纤维复合材料与传统材料相比,减轻了飞机的近30%质量,很大程度上减少了油耗,在提升飞机飞行性能的同时,还能降低其制造与运营养护成本。国产大型飞机C919中复合材料的比例达到了12%,国外大型飞机B787和A350中碳纤维复合材料比例更是达到了50%以上。碳纤维复合材料在服役过程中受到飞行环境的影响会产生不同类型的缺陷,其中裂纹是飞机安全运行潜在隐患的因素之一,裂纹会在飞行恶劣的环境下快速生长并可能引发飞行事故。如何快速地判断裂纹的存在和精确的定位其位置是飞机检测的重要任务之一。

变形过程对镀锌钢热冲压成形件微裂纹深度的影响

通过热力耦合有限元模拟和真实热冲压实验,研究了镀锌钢板产生裂纹的影响因素。提出了侧成形方法,在其他条件不变的情况下,降低等效应变,减小微裂纹深度,达到了热冲压产品所需的硬度、形状精度等质量标准。

CrWMn钢金相磨制面显微裂纹原因分析

对CrWMn钢进行淬、回火处理后磨制金相试样,不同状态下磨制面均可见显微裂纹,通过光学显微镜和扫描电子显微镜观察抛光状态和侵蚀状态下的裂纹形貌,得出以下结论:高碳淬火马氏体尤其在过热淬火状态下,金相磨制面极易产生显微裂纹,随着淬火烈度和过热程度的增加,显微裂纹的数量显著增加;由于放大倍数和衬度等因素,抛光状态下显微裂纹在光学显微镜中不易被发现,须借助扫描电镜在更高倍数下观察;侵蚀状态下显微裂纹易于辨别,其长度与奥氏体晶粒尺寸为同一级别;大多数显微裂纹产生于试样磨制阶段,主要与马氏体的组织敏感性和磨制表面不平衡的收缩有关,但不排除部分裂纹由马氏体针叶相撞所致;淬火试样经中、高温回火后,磨制裂纹数量大幅下降。

温度对微互连结构界面微裂纹扩展的影响

该文采用晶体相场方法研究金属微互连结构界面微裂纹在高低温情况下的扩展连通过程。研究表明:微裂纹在高温情况下,随着演化时间的增加,主裂纹逐渐长大,生长过程中伴随着二次微裂纹和三次微裂纹的生长,而在低温情况下,主裂纹随着演化时间的增加无明显变化,主裂纹几乎不扩展生长。随着演化时间的增加,微裂纹扩展速率逐渐减小。温度的改变并不影响原子间距和原子波动周期。