喷射沉积70%Si-Al合金电子封装材料的组织与性能

采用喷射沉积与热压相结合的方法制备电子封装用70%Si-Al合金坯料,采用扫描电镜和金相显微镜观察合金的显微组织。结果表明:采用喷射沉积与热压相结合的方法可获得直径为76.2mm、厚度为6mm的70%Si-Al合金样品;合金中初晶Si的长大受到抑制,初晶Si相的尺寸仅为20～50μm,分布均匀且形成连续骨架;Al相围绕Si相间隙呈连续网络分布,这种结构有利于提高材料热导率,降低其线膨胀系数;通过与后续热压相结合制备的70%Si-Al合金样品,其室温热导率达到110W/(m·K),400℃时线膨胀系数仅为9.6×10-6/K。

70%Si-Al合金的热性能及其分形描述

采用分形方法探讨70%Si-Al热沉材料的典型热性能与显微组织之间的关系,针对不同Si相尺寸的分形特征进行描述。结果表明:70%Si-Al合金的显微组织具有自相似的界面形态和典型的分形特征,使用分形维数能够直观表示出70%Si-Al合金中两相间的界面性质;计盒维数法和质量维数法2种不同的分形描述方法反映的规律相同;Si相平均尺寸为75μm的试样比Si相平均尺寸为45μm的试样的分形维数更小;随着温度的升高,分形维数较小的合金热导率较大,热膨胀系数增加的幅度却减小。

2A70铝合金应变疲劳全寿命预测模型

针对2A70铝合金在全寿命范围内的疲劳寿命预测问题,开展了2A70铝合金材料拉伸试验、单轴拉压条件下的低周疲劳试验和高周疲劳试验,讨论了全寿命范围内通过应变进行寿命预测的优势,提出了一种应变疲劳全寿命曲线模型,建立了2A70铝合金的应变疲劳全寿命曲线。通过试验结果对本模型以及3种常用模型的参数进行了标定,并对4种模型的预测结果进行了对比分析,结果表明,提出的新模型寿命预测结果均在3倍误差带范围内,平均误差和分散性都较小,寿命预测精度优于其他3种模型,新模型更适合于2A70材料在同样应变比条件下的疲劳寿命预测。

预锻对2A70铝合金锻件组织与力学性能的影响

为了获得高性能的2A70铝合金锻件,对锻造+热处理和预锻+锻造+热处理的2A70铝合金锻件微观组织与力学性能进行研究。用GX51金相显微镜观察2A70铝合金锻件微观组织,用电子万能试验机检测2A70铝合金锻件的力学性能。研究结果表明,锻造+热处理的2A70铝合金锻件性能满足R_(m)≥410 MPa、R_(p)0.2≥350 MPa、显微组织无过烧、显微晶粒度不小于4级的设计要求,但不满足A≥8%的设计要求;预锻+锻造+热处理的2A70铝合金锻件性能满足R_(m)≥410 MPa、R_(p)0.2≥350 MPa、A≥8%、显微组织无过烧、显微晶粒度不小于4级的全部设计要求。2A70铝合金锻造前增加预锻,可以提高其断后伸长率,综合性能优良,符合设计要求。

2A70铝合金平面应变压缩的流变行为与微观组织

在Gleeble-3500热模拟试验机上对2A70铝合金进行平面应变压缩试验,研究了合金平面应变压缩的流变行为与微观组织演变,变形温度为350~500℃,应变速率为0.01~1 s^(-1),变形量为65%。结果表明:流变应力随着变形温度的降低而升高,随着应变速率的减小而降低。建立了2A70铝合金的本构方程,以描述变形温度、应变速率和流变应力之间的关系。Z值可描述动态再结晶程度,动态再结晶程度随着Z值的增大而减少,低温高速的条件下动态再结晶程度较弱。变形组织中含有Brass、Goss和Cube等织构。通过改变合金的热加工工艺可以调控合金的组织和性能。

基于ABAQUS的铝合金涡旋盘铣削参数优化研究

涡旋盘是涡旋压缩机的核心部件,具有曲率变化大、齿高厚比大、材料去除率高等特点,在铣削加工中易产生变形,难以保证加工精度。以2A70铝合金涡旋盘为研究对象,提出基于铣削力和残余应力的铣削参数优化方法,利用ABAQUS有限元软件建立2A70铝合金涡旋盘三维铣削物理仿真模型,基于模型实现对涡旋盘铣削过程中切屑形态、铣削力和残余应力的预测,通过正交试验研究了铣削转速、每齿进给量、轴向切深和径向切深对铣削的综合影响,以及单一铣削参数对铣削力和残余应力的影响,并采用综合平衡法优化了铣削参数。结果表明:轴向切深对铣削的影响程度最大,转速的影响最小;铣削参数对铣削力的影响显著,提高铣削转速可降低工件的残余应力。

钛微合金化X70管线钢的研制开发

通过钛-铌复合微合金化经济型成分设计、洁净钢冶炼技术及恰当的TMCP工艺,充分发挥钛、铌微合金元素的析出强化作用和细晶强化作用,获得均匀细小的针状铁素体组织,在晶粒内部弥散分布着纳米级含钛析出相,在成本显著降低的基础上,成功研发出综合性能优异的X70级管线钢热轧卷板。检验结果表明,产品的微观组织优良,力学性能稳定,低温冲击和落锤性能优异,具有高强韧性能匹配。

2D70铝合金辅助进气门裂纹失效分析

飞机地面检查时发现,进气道内辅助进气门接耳R角附近发生裂纹故障。针对该失效故障,对辅助进气门进行宏观检查、微观检查、金相组织检查等理化分析,对辅助进气门裂纹处尺寸进行测量检查,并进行有限元分析验证,分析探讨辅助进气门裂纹性质和原因。结果表明,辅助进气门裂纹性质为疲劳裂纹,是辅助进气门反复开启关闭时冲击产生的弯曲应力导致。为降低外场辅助进气门裂纹失效的故障率,在飞机定期维修时应对辅助进气门进行目视检查和渗透探伤检查,裂纹时换新修理,两种检查方法可提高裂纹检查精度和检出率,避免带有微裂纹的辅助进气门外场使用中裂纹扩展、掉块;在装配时保证辅助进气门和隔框完全搭接贴合,避免应力集中降低辅助进气门工作时承受的最大应力值。

ER70S-6合金焊丝钢拉拔质量改善

2023年4月,国内某钢厂生产的ER70S-6热轧盘条有少部份在拉拔Ф1.2 mm合金焊丝时出现拉拔困难现象,制约了产品的进一步使用。针对上述情况,对拉拔困难盘条取样进行了力学性能、外形尺寸、成分及金相显微组织分析。结果表明:盘条母材C含量偏高(C≥0.09 wt%),抗拉强度Rm高(>540 MPa)及粒状贝氏体较多(>1%)是影响盘条拉拔Ф1.2 mm合金焊丝顺畅的主要诱因。针对上述诱因,对ER70S-6盘条化学成分控制进行了优化,控制轧钢开轧温度≤1040℃,吐丝温度≤920℃,辊道速度≤0.3 m/s。工艺改进后,ER70S-6热轧盘条抗拉强度Rm<520 MPa,显微组织粒状贝氏体<1%,盘条拉拔Ф1.2 mm合金焊丝拉拔过程顺畅,断丝率大幅降低,产品质量得到显著改善。

AZ70镁合金的高温流动应力及本构模型

在温度300～420℃及应变速率0.001～1s-1的条件下,采用Gleeble1500D热模拟试验机对AZ70镁合金进行单向压缩试验。结果表明:流动应力随着温度的升高及应变速率的降低而降低,随应变的增加,应力很快达到峰值,然后逐渐降低并趋于稳定。为评价及预测AZ70镁合金在热锻成形及数值模拟中的流动应力,结合Arrhenius方程并引入Zener-Hollomon参数建立了流动应力模型。同时考虑应变的影响,进一步对该模型进行完善。结果表明,该模型的应力预测值与试验值偏差较小,计算精度高。

2D70铝合金铸态及均匀化态的显微组织演变

采用金相显微镜(OM)、扫描电镜(SEM)、能谱分析(EDS)、X射线衍射物相分析(XRD)、差示量热法(DSC)等方法,研究了2D70铝合金铸态组织的相组成,对比观察了该合金铸态、常规均匀化态、高温均匀化态的显微组织。研究结果表明,该合金铸态组织由Al2CuMg、Al2Cu、Al9FeNi、Al7Cu2Fe、Al7Cu4Ni等相组成。DSC和XRD分析表明,单级均匀化处理后可使Al2CuMg基本熔入合金基体中,然而合金中仍存在部分高熔点共晶相,但其起始溶解温度已提高,这为双级均匀化创造了条件。合金铸锭经双级均匀化后高熔点的共晶相回溶的更充分。铸锭中的Al9FeNi、Al7Cu2Fe、Al7Cu4Ni等相在均匀化处理过程中基本不变。

2D70铝合金热变形行为及加工图

采用THERMECMASTOR-Z热模拟实验机对2D70铝合金进行等温恒应变速率压缩实验，基于加工图技术研究该合金在320-530℃和0.001-70.0 s-1范围内的变形特性，并优化出适宜的变形热力学参数范围。结果表明：在热变形过程中，随着真应变的增加，合金的变形失稳区域增大。当应变速率较大（≥1.0 s-1）时，变形多处于失稳区域；当变形温度低于350℃、应变速率大于1.0 s-1时，微观组织中出现了裂纹；当变形温度高于500℃、应变速率大于1.0 s-1时，易出现机械失稳；而在变形温度低于350℃、应变速率低于0.1 s-1时，微观组织中出现楔形裂纹。综合加工图以及微观组织观察结果，获得了试验参数范围内热变形的最佳工艺参数，变形温度为370-460℃、应变速率为0.004-0.1 s-1。

Cu-70%Sn包晶合金高温度梯度定向凝固的组织及其尺度

在凝固速率1-500 μm／s的范围内,Cu-70％Sn包晶合金定向凝固组织由ε相、包晶η相和共晶体组成,ε相为 领先相与最高界面生长温度假设的分析一致.理论计算结果显示,当凝固速率大于22.35 mm／s时,η相可直接从液相中析出, 无需通过包晶反应进行.凝固速率越低,ε向η相固相转变系数越大,造成ε相尺寸在1-5μm／s范围内变化很小,而包晶η 相的体积分数随凝固速率的增加呈现先减后增的变化趋势.在凝固速率小于50#m／s时, Cu-70％Sn包晶合金一次枝晶间距 满足λV0.325=199.5μm1.325·s-0.325;在凝固速率高于50μm／s时,一次枝晶间距满足λV0.528=676 μm1.528·s-0.528.

2D70铝合金淬透性研究

采用16,30℃自然水末端淬火试验方法,并通过对材料硬度和电导率指标的测试分析,研究了不同温度对2D70铝合金材料淬透性的影响,描绘出不同温度下该合金的端淬曲线,对比分析了相同条件下2D70和2124合金的端淬曲线。研究结果表明,2D70合金的淬火敏感性很小,16和30℃水温对该合金端淬效果差别不大,该合金自由端淬淬透深度至少大于150mm。

添加Al_2O_3对CuW70合金阴极斑点运动特性的影响

采用熔渗法制备了不同Al2O3添加量的CuW70合金,研究了Al2O3对CuW70合金组织和真空击穿性能的影响,利用高速摄影观察了CuW70合金表面阴极斑点运动规律。结果表明:未添加Al2O3的CuW70合金烧蚀主要集中在Cu聚集区;在放电过程中,阴极斑点运动表现为原地重复的燃烧,合金表面烧蚀严重。添加Al2O3后,CuW70首击穿相发生转移,集中在Al2O3颗粒上,阴极斑点更为分散,合金主烧蚀区面积明显减少;Al2O3的添加延长了电弧寿命,降低了截流值。

2A70铝合金转子等温闭塞式锻造工艺研究

2A70铝合金转子是导弹发动机上重要的受力构件,对组织性能的要求很高。采用等温闭塞式锻造的方法生产转子锻件。为了使成形后的锻件顺利出模,采用了组合式凹模的结构。等温成形时,进行了大量的试验研究加热温度对成形过程的影响,最终确定模具和坯料的加热温度均为435℃。经检测,采用所设计的工艺方案生产的转子锻件的尺寸精度及组织性能均符合设计要求,成功地解决了切削加工的转子力学性能差、不能满足使用要求的问题。

喷射成形70Si30Al合金封装材料的组织性能研究

利用喷射成形技术制备了70Si30Al合金新型电子封装材料,研究了材料沉积态、热压态的显微组织演变规律,测试了材料的各项性能。结果表明:沉积态材料显微组织细小均匀,一次Si相尺寸大约在10-40μm左右,且均匀弥散分布。经过热压后,材料的热膨胀系数为7×10-6-9×10-6K-1,热导率可以达到120 W.m-1.K-1。

基于BP神经网络的2D70铝合金本构关系模型

利用Thermecmastor-Z型热加工模拟试验机对2D70铝合金进行等温恒应变速率压缩试验,获得了不同变形温度、不同应变速率和不同真应变下的流动应力数据。结合实验数据和神经网络知识,建立了具有BP算法的人工神经网络,训练结束后的神经网络即成为2D70铝合金的一个知识基的本构关系模型。误差分析表明,该神经网络本构关系模型具有较高的精度,可用于指导2D70铝合金热加工工艺的制定,并可用于2D70铝合金热变形过程的有限元模拟。

喷射成形70Si30Al合金在加热保温过程中显微组织的演变规律

利用喷射成形技术制备了70Si30Al合金新型电子封装材料，研究了沉积态合金的显微组织及其随温度变化的规律。结果表明：沉积态70Si30Al合金显微组织细小，初生硅相为不规则的块状，均匀弥散分布，初生硅相之间主要是过饱和α（Al）相和铝硅伪共晶相；70Si30Al合金在620℃以下保温90min，初生硅相没有明显长大，但随着温度的升高出现球化现象，过饱和α（AI）相没有显著变化，铝硅伪共晶相在566～582℃之间熔化，随着温度的升高，熔化相增多并互相凝聚在一起；合适的喷射成形70Si30Al合金热加工变形温度为560～590℃。

半连续铸造AZ70镁合金的纯净化及均质化

试验优化了传统的半连铸生产工艺,并研究了合金锭的均质化处理工艺。结果表明,工艺优化后,主要元素及杂质Fe的含量在达到设计要求的同时,不带入新的杂质,净化了镁合金基体。确定了最佳的均质化工艺参数为400～430℃保温10～15h。AZ70合金铸锭经410℃/12h均质化处理后,整个横截面的组织及力学性能均匀,且具有较高的塑性,其伸长率为8.16%。