大厚比Al/Mg/Al层合板的热轧工艺与性能

通过热轧工艺制备初始厚度比(单层镁初始厚度与单层铝初始厚度的比值)为5~40的Al/Mg/Al层合板。采用模拟和实验相结合的方法研究初始厚度比对Al/Mg/Al层合板的应力场、应变场、组织演变和性能的影响。结果表明,随着初始厚度比的增加,层合板的极限抗拉强度和屈服强度增加,界面结合强度和伸长率先增加后降低。当初始厚度比为20时,大厚比Al/Mg/Al层合板具有最佳的综合力学性能,界面结合强度(剥离强度)和伸长率达到最大值,其值分别为12.3 N/mm和23.32%。同时,从模拟和EBSD结果可以看出,当初始厚度比为20时,层合板的变形协调能力最好,铝侧织构转变为剪切织构。当初始厚度比达到40后,层压板的结合性能降低,镁合金的性能占主导地位。

Al/Mg/Al层合板的微观组织和蠕变性能

镁合金的塑性和耐腐蚀性差以及在空气中易燃等性能限制了其大规模应用。为解决上述问题,将镁合金与塑性和阻燃性能优越的铝合金结合,可使复合层合板材料得到室温高强度和良好塑性,并有更轻的质量。为此,本文选用5052铝合金作为层合板外层,AZ31镁合金作为内层材料,研究该层合板材料在高温蠕变条件下的界面处中间化合物的析出相对材料蠕变性能的影响。结果表明,Al/Mg/Al层合板的复合层厚度大约为50μm,5052铝合金的主要取向为(001)和(101)方向,而AZ31镁合金的主要取向为(0110)和(1210)面,界面处滑移和孪晶行为会同时发生;层合板界面处与两相基体都为共格界面,符合能量最低原理,是复合板高蠕变性能的主要原因。

电极中Al层对LED芯片可靠性的影响分析

作为LED芯片的关键组成部分,电极在提供电流传输和连接功能的同时,也对LED器件的稳定性和可靠性产生深远影响。铝(Al)作为一种常用的电极材料,由于其良好的导电性和成本效益,被广泛应用于LED芯片中。本研究旨在通过实验和理论分析,深入研究铝电极在LED芯片中的作用以及其与半导体材料的相互作用,揭示Al层对LED器件性能和稳定性的影响因素,为LED芯片的可靠性提升提供新的思路和方法。

NaCl盐对Ti_2AlNb合金表面渗镀Al层热腐蚀行为影响

为提高Ti_2AlNb合金的实际使用温度,采用加弧辉光等离子渗镀技术在合金表面制备渗镀Al层,研究渗镀Al层在750℃下涂盐Na_2SO_4和Na_2SO_4+25%NaCl的热腐蚀行为。同时利用扫描电子显微镜(SEM)、能谱仪(EDS)对腐蚀产物的形貌进行观察,并结合X射线衍射对相组成进行分析。结果表明:渗镀Al层组织均匀致密,与基体结合良好。涂层可分为明显的3个区域:最外层Al_2O_3薄膜、次表层纯Al沉积层和内层Al-Ti-Nb扩散层。扩散层主要包括Al_3Ti﹑Al_3Nb和AlNb_2等相。渗镀Al层试样在750℃的Na_2SO_4盐热腐蚀100 h后,仅增重约2 mg/cm^2,表现出良好的抗热腐蚀性能;而在Na_2SO_4+25%NaCl混合盐中,试样则先增重后逐渐减重,整个涂层出现明显开裂和剥落,其原因是Cl–的渗入使表面形成的Al_2O_3膜被破坏,进而加速消耗涂层中的Al。

Ti2AlNb合金表面渗镀Al层的抗热腐蚀性能

目前,鲜见对Ti_2AlNb合金表面渗镀Al层在高温熔盐环境中耐腐蚀性能的报道。采用加弧辉光等离子渗镀技术在Ti_2AlNb合金表面渗镀Al层。采用扫描电镜、X射线衍射仪分析了渗镀Al层的形貌、结构及相组成;采用涂盐热腐蚀试验研究了渗镀Al层在750℃的Na_2SO_4熔盐中的热腐蚀行为。结果表明:渗镀Al层由外层纯Al沉积层和内层Al-Ti-Nb扩散层组成,其组织均匀致密,与基体结合良好;在750℃的Na_2SO_4熔盐中,Ti_2AlNb合金基体腐蚀增重显著,腐蚀产物出现明显的层状剥落现象,耐热腐蚀性较差,而渗镀Al层试样仅发生微小的增重,腐蚀100 h后,内部扩散层还比较完整,未出现氧化和硫化的现象,仍拥有足够的Al源来抵抗接下来的腐蚀进程。

压下率对大厚度比Al/Mg/Al层合板性能的影响

采用0.2 mm Al+5 mm Mg+0.2 mm Al的组坯方式,400℃保温10 min热轧制得大厚度比Al/Mg/Al层合板,研究了压下率对其界面结合、镁基材组织及拉伸性能的影响。对压下率为41%、49%和60%热轧制备的Al/Mg/Al层合板进行了界面SEM观察、微观组织观察、拉伸实验及拉伸断口的观察。结果表明,大厚度比Al/Mg/Al层合板在压下率为60%时,边部的附加拉应力造成边裂的出现;经41%压下率热轧可实现界面结合,但存在微缺陷,压下率为49%及以上可实现良好结合;压下率对Al/Mg/Al层合板的屈服强度和抗拉强度影响较小,对其伸长率影响较大。随着压下率增加,伸长率先增加后减小。压下率为49%时,伸长率最大为26%,其原因在于该工艺下镁基材的晶粒均匀细小,韧性提高。

电极中Al层对LED芯片可靠性的影响分析

本文制作了垂直的LED芯片,以Ti/Al/Ni/Au结构作为N电极。由于电极结构包含容易迁移的金属Al,因此在高电流和电流密度下存在可靠性风险。通过改变Al层的厚度来研究厚度对芯片可靠性的影响。结果显示,Al越厚,芯片越可靠。当厚度达到2000A时,在湿热老化条件下没有明显的光衰减。改进的机制被认为是随着Al层变厚,Al原子被更强的Al-Al键结合,使得迁移不太可能发生。

电极Al层加厚对水平结构LED芯片性能的影响

随着水平结构LED市场的竞争越来越残酷,提高产品性能和质量成为各芯片大厂的当务之急。本文在水平结构LED上制备了4种不同Al层厚度的Cr/Al/Cr/Au结构电极,通过比对其电压、亮度和可靠性发现:2500?-7500?范围内,Al层厚度每增大1000?,LED的电压会降低约0.01V,且亮度和可靠性不变;当Al层厚度增大到10000?以上时,Al层侧面出现无Au覆盖缺口,电极Al层容易被氧化、腐蚀,周围出现黑色鼓包异常,对LED的电压、亮度和可靠性造成毁灭性影响。

波纹辊辊形参数对轧制Cu/Al层合板翘曲的影响

采用传统方法轧制Cu/Al层合板的过程中易出现翘曲变形,新型波纹辊轧制对改善其翘曲变形具有积极作用,为探究波纹辊辊形参数对轧制Cu/Al层合板的翘曲的影响规律,借助数值模拟方法,研究了轧辊波纹幅值与周期对轧制Cu/Al层合板翘曲的影响。结果表明:对于给定初始厚度的Cu/Al层合板,其翘曲曲率随着波纹幅值的增大先减小后增大,随着波纹周期的增大而增大,其中,波纹幅值为0.2 mm、波纹周期为πmm的波纹辊轧制的Cu/Al层合板的翘曲曲率最小。研究结果可为制备高板形质量的Cu/Al层合板提供技术参考。

GFRP/Al叠层材料钻削力与制孔质量的实验研究

复合材料与金属组成的叠层结构已在航空航天领域广泛使用,然而在复合材料/金属叠层结构上钻削高质量的孔仍是一个挑战。本文旨在研究钻削工艺参数对GFRP/Al叠层材料钻削轴向力和制孔表面质量的影响。使用普通硬质合金麻花钻对GFRP/Al叠层材料进行“一次性”钻孔,并通过Kistler测力仪测量钻削轴向力。结果表明,最大钻削轴向力随每转进给量增加几乎线性增加,随主轴转速增加小幅降低。钻削工艺参数影响铝合金和GFRP制孔表面质量,高每转进给量会降低铝合金制孔出口毛刺,但是会增加GFRP制孔出口损伤;高主轴转速会增加铝合金制孔出口毛刺和GFRP制孔出口损伤。与每转进给量相比,主轴转速对铝合金和GFRP制孔质量影响更大。

热压制备Ni/Al微叠层复合板的协调变形行为和气压胀形成形性

为了制造NiAl合金复杂薄壁构件,采用真空热压法制备一种新型Ni/Al微叠层复合板(NAMCS)。基于不同温度的单向拉伸试验,研究Ni/Al微叠层复合板的力学性能。为了阐明Ni/Al微叠层复合板的单向拉伸协调变形机制,通过扫描电子显微镜对不同拉伸应变下的变形组织进行表征。结果表明,在5%应变、室温和300℃条件下,NiAl_(3)层和Ni_(2)Al_(3)层中形成了一些裂纹。在600℃和20%应变条件下,在NiAl3层观察到一些微孔。样品在78.7%的拉伸应变断裂时,Ni_(2)Al_(3)层也未出现裂纹,表现出良好的协调变形能力。Ni/Al微叠层复合板的高温自由气压胀形试验表明,600℃时其极限胀形比(极限胀形高度与凹模直径之比)达到33.3%,表现出良好的成形性。

Mg/Al多层复合板截面固体渗硼工艺研究

对比了两种工艺条件下的Mg/Al多层复合板截面固体渗硼试验。采用X射线衍射仪(XRD)和扫面电镜(SEM)分析了Mg/Al多层复合板渗硼后的物相组成和组织形貌,采用显微硬度计对渗层进行硬度测试,对基体和表面渗层进行电化学极化曲线测试。结果表明,渗硼10 h,工艺为630℃得到的渗层比600℃得到的渗层效果好,其渗层主要由MgAlBO_(4)、B_(2)O_(3)和AlB_(12)等物相组成,厚度约为20μm,渗硼后试样的耐蚀性和硬度均明显提高,渗层显微硬度值最高达到278 HV。

包Al层聚集对搅拌摩擦焊接头力学性能的影响

通过拉伸以及三点弯曲实验,研究了底部包Al层聚集现象对搅拌摩擦焊接头力学性能的影响.利用OM,SEM和EDS分析了底部包Al层聚集现象降低接头力学性能的原因.实验结果表明:焊接前未去除包Al层的试样,其抗拉和抗弯强度要比焊前或者焊后去除包Al层的试样低.焊接过程中,焊缝底部平铺的包Al层在搅拌头的作用下,被流动的金属材料挤到了洋葱环的两侧,并在底部产生聚集.由于包Al层的力学性能较差,聚集的位置成为了接头中力学性能薄弱的区域.在受到拉应力作用时,聚集的包Al层首先发生断裂,形成接头中的微裂纹.在拉应力的持续作用下进而扩展成宏观裂纹,诱导接头过早断裂.

Mg-Al-Zn三元金属间化合物对采用Al/Zn/Cu/Zn复合中间层的MB8/2024超声辅助钎焊接头的增强作用

研究采用Al/Zn/Cu/Zn复合中间层的MB8/2024超声辅助钎焊接头的显微组织演变规律。结果表明,在MB8母材与铜箔之间添加铝箔可实现这两者界面上的金属间化合物由Al_(3)Mg_(2)向AlMg_(4)Zn_(11)的转变。这个转变增强接头的力学性能,并且在超声作用22 s时获得最高剪切强度为85.26 MPa的接头。热力学分析表明,Al_(3)Mg_(2)和AlMg_(4)Zn_(11)的吉布斯自由能分别为-31.94 kJ/mol和-38.65 kJ/mol,这为该转变提供热力学基础。由于空化效应的影响,首次在超声辅助钎焊中发现Mg32(Al,Zn)_(49)准晶。

Al/Ti/Al复合层原位生成金属间化合物连接陶瓷

用Al/Ti/Al复合层作连接材料,通过连接温度下原位生成金属间化合物真空连接Si3N4陶瓷。研究了Al与Ti的厚度匹配和工艺参数对接头显微组织及其强度的影响和接头的形成过程。结果表明:当原位生成的连接层金属组织为Al3Ti/Ti/Al3Ti时,由于纯金属间化合物Al3Ti脆性大,且其与剩余Ti片的结合强度低,陶瓷接头强度低;当连接层金属组织为大量Al3Ti颗粒加少量Al基固溶体时,连接层金属能获得良好的强化效果,与用纯Al连接的接头相比,接头室温和高温强度显著提高。Al与Ti的厚度匹配和连接参数适当时,接头室温和600℃剪切强度可分别达到89.4MPa和29.7MPa。

Ni/Al涂层反应烧结界面组织与特性

将Ni-Al混合粉在不引起反应的条件下喷涂到Q235钢基材表面,H2作为保护气氛,加热到993K,并随炉冷却制备试样.实验结果表明,界面处的硬度明显高于基材和涂层的硬度约32HV,界面结合强度比烧结前增加了2-3倍.SEM和EDX分析表明：界面有约为10μm的Ni-Fe扩散区,扩散区内EDX曲线存在4-5μm宽的台阶,证实Fe/Ni界面区有新相生成,初步认为是Ni3Fe有序固溶体.

铜表面Ni2Al3涂层高温抗氧化性能与组织转变研究

以铜为基体,采用电镀镍和浆料包渗铝法制备出Ni2Al3渗层。研究了900℃下空气中不同氧化时间,Ni2Al3渗层的高温抗氧化性能与组织转变行为。结果表明:经电镀Ni及随后800℃×12h浆料包渗铝,可在铜表面获得厚度为250μm、物相单一的致密Ni2Al3渗层。900℃氧化实验过程中,氧化时间在100h内,渗层表面X射线衍射分析中,没有Al2O3相衍射峰产生,Ni/Ni2Al3界面的Ni2Al3相首先转变为NiAl相,并且NiAl相随时间延长而增厚;超过150h后,在渗层中Al2O3相出现衍射峰,同时Ni2Al3相全部转变成NiAl相。在高温氧化过程中渗层无明显剥落现象,到250h时渗层仍具有良好的抗高温氧化性能,渗层表面由NiAl相和Al2O3相组成。

热压复合制备Ti-Al_3Ti层状复合材料组织结构研究

采用热压复合工艺在不同工艺参数下制备了Ti-Al3Ti层状复合材料,利用SEM和EDS对材料的组织结构进行了观察,研究了热压复合工艺参数对Ti/Al扩散反应及反应层微观组织结构的影响规律.结果表明,在不同工艺参数下,Ti/Al叠层热压复合反应的初生相均为Al3Ti.600℃时Ti/Al叠层只发生少许反应,在界面处生成一薄层Al3Ti,650和700℃时,Al层完全反应,各层界面处结合状态良好,层间结合紧密.650℃时Al3Ti为唯一生成相,但700℃时,由于反应动力学的影响Al3Ti/Ti层之间有TiAl层生成,Ti-Al系金属间化合物的生成顺序为Al3Ti→TiAl.反应过程中液相的存在能够使Ti、Al持续紧密接触,加快反应速度,促进反应顺利进行.

Al/AlN多层膜的摩擦磨损性能研究

采用柱状靶磁控溅射系统制备Al/AlN纳米多层膜,采用纳米压痕仪测量Al/AlN纳米多层膜的纳米硬度,在UMT-2M型摩擦磨损试验机上评价其摩擦磨损性能.结果表明:当AlN层较厚时,薄膜在很短时间内被磨穿;调节Al/AlN层厚比为2.9/1.1时,薄膜的摩擦磨损性能明显提高;当保持Al/AlN层厚比为2.9/1.1、变化多层膜的调制周期时,薄膜的摩擦系数较低,但硬度较低的薄膜由于承载能力不够,不能够保持优良的摩擦磨损性能.

超音速火焰喷涂碳钢表面制备Ni9Al/WC-Co复合涂层组织与性能研究

采用高速电弧喷涂工艺在20钢样品表面制备了Ni9Al涂层,以其作为超音速火焰喷涂WC-Co涂层的中间层。采用光学显微镜分析、场发射扫描电镜分析以及性能测试方法,研究Ni9Al中间层对涂WC-Co涂层组织结构及性能的影响。结果表明:Ni9Al中间层能提高WC-Co涂层与基体的结合强度;Ni9Al/WC-Co复合涂层试样的热震试验结果表明,Ni9Al中间层显著改善了涂层抗热震性能。