液态钎料声致铺展的物理机制及动力学研究

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1、硕士学位论文液态钎料声致铺展的物理机制及动力学研究PHYSICALMECHANISMANDDYNAMICSOFULTRASONICINDUCEDSPREADINGOFLIQUIDSOLDER薄俊兰哈尔滨工业大学2015年6月国内图书分类号：TG454学校代码：10213国际图书分类号：621.791密级：公开工学硕士学位论文（宋体小2号字加粗）液态钎料声致铺展的物理机制及动力学研究↑（黑体2号字）硕士研究生：薄俊兰导师：许志武副教授申请学位：工学硕士学科：材料加工工程所在单位：材料科学与工程学院答辩日期：2015年6月授予学位单位：哈尔滨工业大学Classified

2、Index：TG454（TimesNewRoman小4字）U.D.C：621.791（TimesNewRoman小4DissertationfortheMasterDegreeinEngineeringPHYSICALMECHANISMANDDYNAMICSOFULTRASONICINDUCEDSPREADINGOFLIQUIDSOLDER（TimesNewRoman2号字加粗，题目太长时可用小2号字）Candidate：BoJunlanSupervisor：Associ.Prof.XuZhiwuAcademicDegreeAppliedfor：MasterofEn

3、gineeringSpeciality：MaterialsProcessingEngineeringAffiliation：SchoolofMaterialsScienceandEngineeringDateofDefence：June，2015Degree-Conferring-Institution：HarbinInstituteofTechnology哈尔滨工业大学工学硕士学位论文摘要作为目前钎焊领域的新宠，超声波钎焊目前备受广大学者关注。多数学者更注重超声波钎焊的实际应用，而对其基本的铺展过程关注较少。本文以超声波作用下液态钎料在尺寸为50mm×30mm×3

4、mm的母材表面的铺展为例，对铺展动力学过程进行总结和模拟计算，同时对铺展的界面力学进行探究。通过铺展过程的高速摄影视频，总结不同母材、超声波振幅、频率等条件下铺展的动力学过程，并总结了铺展过程中的两种现象：涟漪波纹和雾化。提出超声波作用下液态钎料铺展的基本物理过程，并建立完整的物理模型。设计实验，对铺展前沿氧化膜的去除情况进行分析，发现铺展前沿受到阻挡后，钎料下方氧化膜能够去除。通过利用ANSYS软件对不同条件下母材表面的振幅大小及分布进行模拟计算，发现母材特性和振动条件都会对母材表面的振形及分布造成影响。母材表面振动幅值随着超声振幅增大、母材弹性模量增大而增大，但

5、振形不变；超声频率和母材尺寸的改变，母材表面的振形和分布都会发生改变。并且在相同条件下通过钎料中心的不同路径的振动情况也不相同。利用流体力学软件对不同条件下的铺展过程进行模拟，并用实验结果进行验证。模拟计算得到的铺展速度与铺展时间的关系与实验结果吻合良好。通过模拟计算找到铺展的临界振幅和临界振动频率。对振幅为6μm、频率为21.9kHz时时铺展前沿三相界面处的受力状态进行求解，同时求解出振幅为0.2μm时临界铺展力为782Pa。并对加挡板后钎料与母材接触面处声压进行模拟计算，发现由钎料中心到铺展前沿，钎料与母材接触面处的超声附加压力幅值逐渐减小，而该值过小则不会产生

6、空化作用，因此本文认为界面前沿不能去膜是超声附加压力的幅值过小的原因。关键词：铺展；物理模型；模拟；临界条件；氧化膜-I-哈尔滨工业大学工学硕士学位论文AbstractAsanewdarlinginthefieldofsoldering，ultrasonicsolderingreceivedmuchattentionbyscholars.Mostscholarspaidmoreattentiontothepracticalapplicationofultrasonicsoldering，butignoreditsbasicspreadingprocess.Inthi

7、spaper，thespreadingofliquidsolderwhichoccurona50mm×30mm×3mmbasemetalbyultrasonic-assistedwasasanexampletosummarizedtheprocessofspreadingandsimulated，atthesametimeweexploredthemechanicalofinterfaceduringspreading.Thedynamicspreadingprocessbydifferentbasemetal，theamplitudeofultrasonica