镍对Ag20CuZnSnP钎料铺展润湿性和接头抗剪强度的影响

通过在Ag20CuZnSnP钎料合金的基础上添加不同含量的元素Ni,研究并分析了不同含量的Ni元素对钎料铺展性能和钎焊接头抗剪强度的影响。结果表明,当钎料合金中Ni元素的含量超过2．0％时,钎料在1Cr18Ni9Ti不锈钢上的铺展面积可大大提高;当钎料中Ni元素含量为2．0％时,同种和异种母材钎焊接头的抗剪强度均达到最大值。对钎料微观组织分析表明,在钎料合金中加入元素Ni可以明显细化钎料合金中粗大树枝晶状的锡青铜组织,而元素Ni会夺取金属间化合物Cu3P中的P元素,在钎料中主要以金属间化合物Ni3P的形式存在。     

合金元素对Ti-Ni-Cu系钎料性能的影响

本实验设计一系列不同成分的Ti-Ni-Cu系钎料,研究合金元素B、Si、Zr等对钎料非晶形成能力和性能的影响.结果表明:微量B、Si元素均能显著改善Ti-Ni-Cu系钎料对Si3N4陶瓷的润湿性;在相同试验条件下,添加0.2%B的Ti40Ni15Cu钎料铺展面积最大;不含zr元素的Ti-Ni-Cu系钎料合金的非晶形成能力均很差.本实验设计的Ti40Zr20Ni20CuB0.2、Ti40Zr20Ni25CuB0.2两种钎料既具有良好的润湿性,又具有良好的非晶形成能力;与Ti40Zr25Ni15Cu非晶钎料钎焊Si3N4陶瓷的接头相比,Ti40Zr20Ni20CuB0.2、Ti40Zr20Ni25CuB0.2非晶钎料钎焊Si3N4陶瓷接头的室温强度变化不大,但高温强度有明显提高.     

采用复合钎料钎焊Si3N4陶瓷

采用TiN／Ag—Cu—Ti复合钎料连接Si3N4陶瓷材料，采用扫描电镜观察了接头组织。TiN颗粒与Ag—cu组织结合紧密，并未与钎料基体进行反应，在钎缝中分布比较均匀，形成了局部金属基复合材料组织。由于颗粒与液态钎料之间能够形成较强的毛细作用，提高了活性元素Ti扩散的能力，Ti元素能够充分扩散到钎料与母材的界面上进行反应，生成一层致密的反应层。接头抗剪强度表明，在一定范围内，采用复合钎料可以明显提高接头强度。     

Ni元素对Sn2.5Ag0.7Cu0.1RE/Cu无铅微焊点界面IMC和力学性能的影响

以Sn2.5Ag0.7Cu0.1RE无铅钎料为研究对象,借助扫描电镜和X衍射等检测方法研究了Ni元素对Sn2.5Ag0.7Cu0.1RE/Cu无铅微焊点界面IMC和力学性能的影响.结果表明,添加适量Ni元素能显著细化Sn2.5Ag0.7Cu0.1RE钎料合金初生β-Sn相和共晶组织,抑制焊点界面区(Cu,Ni)6Sn5金属间化合物的生长和表面粗糙度的增加,提高无铅焊点抗剪强度.当Ni元素添加量为0.1%时,钎料合金组织细小均匀,共晶组织所占比例较多;焊点界面IMC薄而平整,(Cu,Ni)6Sn5颗粒尺寸小,对应焊点抗剪强度最高为45.6 MPa,较未添加Ni元素焊点提高15.2%.     

Ni元素含量对BiSbSnxNi钎料润湿性能和抗剪强度影响

研制开发高温无铅软钎料一直是钎焊领域一大难题.熔点为270℃左右的Bi5Sb8Sn钎料因润湿性能和抗剪强度达不到要求而受到限制.通过在Bi5Sb8Sn中添加不同含量Ni元素形成新型BiSbSnNi四元合金,来改善Bi5Sb8Sn合金的润湿性能和力学性能.结果表明,尽管Ni元素的添加使BiSbSnxNi钎料合金铺展面积均较基体钎料差.但Ni元素的最佳添加量为2%时,可以改善钎料中金属间化合物的生成,能够增大钎料的铺展面积.当Ni元素含量为3%时,钎料合金的抗剪强度最高.在Ni元素含量为4%时,IMC厚度明显增加,且出现条状的富铋相,对钎料焊接接头的抗剪强度产生不利影响.     

SiC纳米线对Ni-Cr-P钎料及Ni-Cr-P/Q235焊点组织与性能影响

采用具有优良高温强度、高热导率、高耐磨性能和耐腐蚀性能的SiC纳米线为Ni-Cr-P钎料的添加物,研究了钎料/焊点的组织与性能。结果表明,钎料的组织由Ni(Cr)固溶体、Ni₃P固溶体以及Ni(Cr)和Ni₃P共晶组织组成,微量的SiC纳米线可以显著细化基体组织,使焊点抗剪切强度提高29.6%。SiC纳米线的添加使钎料的熔化温度提高约4℃,显著促进钎料在Q235基板表面的润湿性,增幅达到12.5%。然而,过量添加SiC纳米线会显著粗化基体组织,降低钎料的润湿性和焊点的抗剪切强度。在不同SiC含量的Ni-Cr-P钎料中,Ni-Cr-P-0.1SiC钎料/焊点具有明显的优越性。     

钎焊温度对TCA与Ti3Al—Nb合金钎焊接头组织的影响

采用50Ti-20Zr-20Ni-10Cu粉末钎料对Ti，Al—Nh合金与TC4合金进行真空钎焊，通过SEM、EDS、电子探针及拉伸试验研究不同钎焊温度下钎焊接头的显微组织及性能特征。结果表明，钎焊温度升高钎焊接头强度并不提高；不同温度下钎焊接头中靠近TC4合金基体边界处均生成魏氏体组织，随温度升高魏氏体组织粗化程度加剧；整个钎焊接头中Ti3Al-Nb合金基体与钎料的反应程度弱于TCA合金基体。     

稀土元素Ce对Zn-22Al钎料组织和性能的影响

研究了稀土元素Ce的添加对Zn-22Al钎料的电阻率、熔化特性、铺展性能、显微组织以及钎焊接头抗剪强度的影响.结果表明,铈的加入对钎料的电阻率、熔化特性影响甚微,但显著改善了钎料的铺展性能,细化了钎料的基体组织,提高了钎焊接头的抗剪强度.当Ce元素的添加量达到0.05%时,钎料在铝、铜两种母材上的铺展面积取得最大值,分别较未添加时提高了21.4%和11.6%;钎焊接头抗剪强度达到最大值91.3 MPa,比未添加稀土时提高了30.3%.稀土铈含量继续增加时,其显微组织中出现脆性稀土相并且尺寸有增大的趋势,钎料铺展性能、钎焊接头强度明显恶化.     

Ag颗粒增强Sn-58Bi无铅钎料力学性能研究

在Sn-58Bi钎料中添加Ag颗粒,制备颗粒增强的低温无铅钎料,研究了钎料焊接头力学性能。本文研究结果表明：Sn-58Bi合金中添加少于1wt％的Ag会均匀分布在基体合金中,提高了合金钎料的拉伸强度。钎料在100℃恒温时效试验中,Bi相的粗化趋势明显低于Sn-58Bi共晶钎料,提高了合金钎料的组织稳定性。钎料的拉剪强度则随着钎料中Ag含量的增加而升高,但量超过1wt％时,拉剪强度又会下降。     

微量稀土镧钕对Bi5Sb8Sn力学性能影响

通过在Bi5Sb8Sn基体钎料上添加微量稀土镧钕形成Bi5Sb8SnRE新型钎料合金,研究了稀土镧钕对钎料合金力学性能的影响,同时对显微组织进行了分析.结果表明,稀土镧钕含量为0.2%时,Bi5Sb8SnRE合金抗拉强度和抗剪强度达到最大值,分别为58.30 MPa和15.50 MPa,合金抗拉强度和钎焊接头的抗剪强度较基体钎料Bi5Sb8Sn分别提高了44.2%和57.0%.显微组织分析表明,微量稀土镧钕的添加能显著细化该钎料的合金组织,改善合金的组织分布,提高钎料的力学性能;但当稀土含量超过0.2%时,稀土化合物的数量增多,钎料的力学性能下降.     

钎焊温度对TC4与Ti3Al-Nb合金钎焊接头组织的影响

采用50Ti-20Zr-20Ni-10Cu粉末钎料对Ti3Al-Nb合金与TC4合金进行真空钎焊,通过SEM、EDS、电子探针及拉伸试验研究不同钎焊温度下钎焊接头的显微组织及性能特征.结果表明,钎焊温度升高钎焊接头强度并不提高;不同温度下钎焊接头中靠近TC4合金基体边界处均生成魏氏体组织,随温度升高魏氏体组织粗化程度加剧;整个钎焊接头中Ti3Al-Nb合金基体与钎料的反应程度弱于TC4合金基体.     

稀土镧钕对Ti15Cu15Ni钎料硬度及TC4接头抗剪强度的影响

在Ti15Cu15Ni钎料合金基础上添加微量稀土镧钕,以应用普遍的TC4为母材,研究稀土镧钕添加量对钎料合金及钎焊接头性能的影响.结果表明,稀土相分布于α-Ti及金属间化合物的相界,阻碍位错运动,使钎料硬度增加,在稀土含量为1%时达到最大40HRC.稀土镧钕对Ti15Cu15Ni抗剪强度具有较大影响,稀土含量小于0.5%时,抗剪强度随稀土含量增加而增加;稀土含量大于0.5%时,随着稀土含量增加,钎料合金抗剪强度呈下降趋势.当稀土含量等于0.5%时,抗剪强度达到最大为244.55 MPa.     

采用改进BNi-7钎料钎焊316L不锈钢

采用改进BNi-7钎料钎焊316L不锈钢,钎缝间隙为100μm,研究了Cu粉添加量、钎焊温度对接头组织及力学性能的影响。结果显示,采用BNi-7+x%Cu进行连接时,接头主要由不锈钢/钎料界面的Ni(Fe,Cr,Cu)固溶体和钎缝中心的Ni(Fe,Cr,Cu)-CrNiP共晶组织和Ni3P-Ni(Fe,Cr,Cu)共晶组织组成。钎缝中心Ni(Fe,Cr,Cu)-CrNiP共晶组织中分布的Ni(Fe,Cr,Cu)韧性相使脆性磷化物弥散分布;随着Cu添加量和钎焊温度的增加,钎缝中心的脆性化合物含量降低。当钎焊温度为980℃,Cu添加量为9%时,接头的抗剪强度最大为118 MPa。     

中间层厚度对复合钎料钎焊接头强度的影响

采用中间层Cu合金厚度不同的3种CT861复合钎料钎焊低碳钢,研究不同钎料钎焊接头的组织和强度。结果表明:中间层Cu合金厚度不同,复合钎料钎焊低碳钢接头抗剪强度不同,抗剪强度随中间层厚度增加而降低。中间层Cu合金厚度为0.075 mm时复合钎料钎焊接头抗剪强度为214 MPa,Cu合金厚度为0.1 mm时复合钎料钎焊接头抗剪强度为170 MPa,Cu合金厚度为0.15 mm时复合钎料钎焊接头抗剪强度为137 MPa。可根据强度需要,选用不同厚度中间层的CT861复合钎料。     

Ti元素对Zn-22Al钎料组织和性能的影响

研究了Ti元素对Zn-22Al钎料的电阻率、熔化温度、铺展性能、显微组织以及接头抗剪强度的影响．结果表明,随着钎料中Ti元素含量的增加,钎料的电阻率、熔化温度略有增加,铺展性能显著改善．当Ti元素质量分数为0．03％时,钎料的铺展性能最佳,但过量的Ti元素会明显恶化钎料的铺展性能．随着Ti元素的加入,钎料的基体组织得到细化,η-Zn相尺寸减小;当Ti元素质量分数大于0．15％时,钎料中的η-Zn相开始聚集长大．当Zn-22A1钎料中Tj元素质量分数为0．03％时,钎焊接头的抗剪强度达到最大值84．64MPa．     

Ni含量对In-48Sn钎料焊点显微组织和剪切性能的影响

研究了Ni含量对In-48Sn钎料焊点的显微组织与剪切性能的影响。结果表明,Ni颗粒可抑制界面IMC的生长,细化焊缝组织,随着Ni含量的增加,界面IMC的厚度由4.01μm逐渐减小到2.83μm,In48Sn-45Ni复合钎料焊点组织最为细小;Ni颗粒可提高In-48Sn钎料焊点的抗剪强度,复合钎料焊点的抗剪强度随Ni含量的增加呈先上升后下降的趋势。当Ni的质量分数为45%时,由于Ni颗粒对位错的阻碍、对组织的细化并且界面IMC达到合适厚度,抗剪强度达到峰值9.76 MPa。     

Ag元素含量对SnAgCuX无铅钎料性能的影响

分析了SnAgCuX系无铅钎料中Ag异元素含量的变化对熔化温度、润湿性能的影响,同时研究了时效前和高温时效后钎焊接头的抗剪强度和显微组织,其中X包含Ni,P和Ce三种元素.结果表明,添加微量X元素能够在一定程度上弥补snAgCu钎料中Ag元素含量的降低引起的性能下降.X元素的添加对SnAgCu钎料的熔化温度影响不大,但能改善钎料合金的润湿性能,提高钎焊接头的抗剪强度,并抑制时效引起的接头强度下降.这与微量X元素的添加改善了钎料的显微组织和金属间化合物的形貌有很大的关系.     

LaNd对Ti-13Zr-21Cu-9Ni钎料铺展性及TC4接头性能的影响

为了优化Ti-13Zr-21Cu-9Ni钎料性能、获得一种性能优良的Ti合金接头,向Ti-13Zr-21Cu-9Ni钎料中添加了稀土元素LaNd. 以应用普遍的TC4合金为母材,通过真空炉、场发射扫描电镜、X射线衍射仪等设备研究了稀土元素LaNd对Ti-13Zr-21Cu-9Ni钎料铺展性能及TC4接头性能的影响. 结果表明,随着LaNd添加量的增加,Ti-13Zr-21Cu-9Ni-xLaNd钎料的铺展面积和Ti-13Zr-21Cu-9Ni-xLaNd/TC4钎焊接头的抗剪强度先增大后减小. 当LaNd添加量为0.3%时,Ti-13Zr-21Cu-9Ni-xLaNd钎料铺展面积最大,最大值为0.74 cm2,较基体提高了88.8%;当LaNd添加量继续增加时,生成的Cu₅La相会使钎料的铺展性能大幅降低. Ti-13Zr-21Cu-9Ni-xLaNd/TC4钎焊接头抗剪强度在LaNd添加量为0.3%时达到最大值,为157.1 MPa,较基体提高了45.2%. LaNd的最佳添加量应该为0.3%.     

Pr,Nd对Sn0.3Ag0.7Cu0.5Ga无铅钎料显微组织的影响

分析了添加两种稀土元素Pr,Nd对Sn-0.3Ag-0.7Cu-0.5Ga无铅钎料基体组织、焊点界面组织的影响并测定了焊点抗剪强度.结果表明,在该钎料中分别添加Pr,Nd元素可以改善钎料的显微组织,且加入Pr元素的效果优于Nd.添加Pr元素的钎料基体组织中金属间化合物分布均匀,而后者易在晶界处产生“区域”状金属间化合物,成为裂纹的发源地.稀土元素的吸附作用可以降低钎料与铜基板界面反应的剧烈程度,从而改善界面的形貌.添加Pr元素的钎料可以更好地与铜基板结合,从而提高了焊点的抗剪强度.     

Sn-30Bi-0.5Cu低温无铅钎料的微观组织及其力学性能

通过在Sn-Bi钎料中添加Cu元素制备新型Sn-30Bi-0.5Cu低温无铅钎料,对无铅钎料的力学性能及微观组织进行分析.结果表明:Cu元素的加入抑制Bi元素在钎料/铜界面处的偏析,避免形成粗大的富Bi带,并能够在钎料基体中原位生成Cu-Sn金属间化合物(Intermetallic compounds,IMC);当Cu含量约为0.5%(质量分数)时,钎料的抗拉强度和伸长率等力学性能指标最佳,并能够提高其抗振动可靠性.这主要是由于在钎料基体中原位形成的棒状或杆状IMC能有效地将脆性薄弱面钉扎和在β-Sn软相基体中形成钉轧强化,改善钎料的微观组织形态,从而提高钎焊强度和焊点的抗振动冲击可靠性,使其性能强于Sn-Bi共晶的性能而接近于Sn-Bi-Ag钎料的,Sn-30Bi-0.5Cu钎料在拉伸过程中断口存在韧性和脆性两种混合型断口.