基于Ni-Sn復(fù)合釬料的超聲波輔助釬焊研究.pdf

1、鋁合金和銅金屬由于其優(yōu)異的導(dǎo)電性能、力學(xué)性能和良好的使用性能被廣泛應(yīng)用于航天、航空、汽車、電子等眾多工業(yè)領(lǐng)域之中，隨著科學(xué)技術(shù)的飛速發(fā)展和人民生活質(zhì)量的提高，對(duì)其連接質(zhì)量的需求也日益增大，對(duì)其連接性質(zhì)和連接工藝的研究也隨之深入。在低溫連接中，由于受到Sn基釬料本身較弱的力學(xué)性能和較低連接溫度的影響，接頭的力學(xué)強(qiáng)度成為了制約其發(fā)展和應(yīng)用的主要因素。由此，本文提出了一種采用Ni-Sn復(fù)合釬料超聲-感應(yīng)熱輔助釬焊的方法，由超聲波作用誘導(dǎo)復(fù)合釬

2、料中的Ni、Sn與母材 Al或者 Cu共同發(fā)生組織與結(jié)構(gòu)的變化，從而提高釬焊接頭強(qiáng)度與使用性能。本文以Ni-Sn復(fù)合釬料為線索，以7075鋁合金和T2紫銅為母材研究對(duì)象，搭建超聲-感應(yīng)熱輔助釬焊平臺(tái)，系統(tǒng)地研究 Ni-Sn復(fù)合釬料對(duì)于提高接頭性能的可行性以及組織性能變化因素，研究超聲波作用機(jī)理與內(nèi)在機(jī)制。
　　試驗(yàn)結(jié)果表明：本文提出的Ni-Sn復(fù)合釬料在滿足壓頭壓力0.2 MPa、超聲波加載時(shí)間10s的閥值條件下，能夠有效改善鋁合

3、金互連和銅金屬互連釬焊接頭的組織形貌，提高釬焊接頭的力學(xué)性能。7075鋁合金釬焊時(shí)，在超聲波的作用下能夠在界面處形成化合物組成的冶金結(jié)合，在釬縫內(nèi)部形成由Ni骨架、化合物Ni3Sn4、Al3Ni和Sn混合組織構(gòu)成的條形層狀結(jié)構(gòu)，在超聲波加載時(shí)間達(dá)到20s時(shí)，剪切強(qiáng)度達(dá)到了59.6 MPa。T2紫銅釬焊時(shí)，在超聲波的作用下界面處形成了較厚的Cu6Sn5層，并且在內(nèi)部釬縫處形成了由 Ni骨架、化合物 Ni3Sn4、Cu6Sn5和Sn混合組織

4、構(gòu)成的條形層狀結(jié)構(gòu)，隨著超聲波加載時(shí)間的升高，在60s時(shí)釬縫形成了大量彌散分布的Cu6Sn5接頭，最終剪切強(qiáng)度達(dá)到了85 MPa。
　　能夠形成這樣的接頭組織形貌，達(dá)到較高的力學(xué)性能主要?dú)w功于Ni-Sn復(fù)合釬料在釬焊時(shí)具有的兩相結(jié)構(gòu)，在溫度達(dá)到釬焊溫度時(shí)，Sn呈熔融液態(tài)，Ni呈固態(tài)，釬縫內(nèi)部產(chǎn)生的大量固液界面加強(qiáng)了超聲波作用于釬縫時(shí)的空化效應(yīng)，產(chǎn)生了大量空化氣泡，超聲波作用得到了加強(qiáng)。而感應(yīng)加熱帶來(lái)的高效穩(wěn)定的溫度環(huán)境、超聲波帶來(lái)