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《cu_sn合金急冷箔储能焊接头形貌特征与形成机制》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在应用文档-天天文库。
1、第卷第期今〕疡学玻年月一页飞气一一合金急冷箔储能焊接头的形貌特征与形成机制翟秋亚徐锦锋西安理工大学材料科学与工程学院,西安摘要应用自制的微型电容储能电阻焊机研究子决速凝固包晶合金的储能焊连接行为及接头组织特征微型接头、,,卜一,由熔核区半熔化区及热影响区组成熔核为以细密。等轴晶为主相的快速凝固组织熔合区宽度仅。户热尸一影响区组织未发生明显变化,储能焊接头组织与快速凝固箔材一致性好在电极压力及电磁力的共同作用下,过冷熔核中发生了一定程度的液相流动,形成以加压电极为对称轴向四周辐射,并以结合面为对称面,向侧面延伸的弯曲流线气孔是快速凝固,合金储能焊接头主要的焊接缺陷
2、随电极压力的增大,气泡半径急剧减小,当电极压力大于时,该减小趋势趋于缓和液相流动促进气泡的碰撞、合并及迁移是气孔沿熔核周边分布的主要原因关键词一合金,急冷箔,电容储能电阻焊,熔核中图法分类号文献标识码文章编号一一一【一一丫厅月幼叩,五啦,,,从亡艺魂艺。夕,乞跳忍忍夕,忍。。。,忍召忍,,忍。。。夕毕且尹介几一一名劣毓劣以成口云廿一一,一一一士一,赶月毛‘一尽卜一拼一,,尸,,,扭,一,一,,、,一一电迁移形成亚稳相合金材料的机合金在高电流密度下具有电阻率低这些因素显著地提高,寿命高及连接性可靠等优点,已成为取代合金的械性能和物化性能是一种十分先进的连接材料两然
3、,在大规模集成电路而,由于快速凝固材料通常为低维材料,各种常规连接方新型互连材料和芯片的互连接领域有着极大的应用潜力一司与常规合金相比,快速法如熔化焊、扩散焊等很难实现其连接并确保接头组织与、,一基体的一致性电容储能焊连接时间短接头的冷却速率凝固合金偏析程度小合金相的固溶度高以及可,大在低维材料的连接方面具有明显的优势,本文应用自制一微型电容储能电阻焊机对快速凝固合,一一,收一一金进行了储能焊连接分析了接头的组织形态并探讨了收到初稿日期到修改稿日期作者简介翟秋亚,女,年生,副教授,博士生熔核金属的挤压流动与气孔形成的相关规律金属学报卷实验方法质量分数包晶合金采用
4、高纯和在超高真空电弧炉中熔配而成采用单辊法实现快速凝固,实验过程详见文献,获得的合金箔厚度科,,约宽长一合金箔带经丙酮清洗后,刮去其待焊表面上的毛刺,装配成搭接接头,在自制微型直流电容储能电阻焊机上进行点焊连接,连接方法详见文献焊接工艺参数为电压为一,电拼,容为一焊接能,电极压量为一力为一焊接接头样品经树脂镶嵌和抛光后,选用溶液进行浸蚀用一型光学显微镜和型扫描电镜观测和分析接头的组织形态,用。分析合金的相结构实验结果及讨论接头的组织形态一快速凝固合金箔储能焊微型接头整体形貌如图所示可以看出,点焊接头由熔核、熔核周围的热影响区及由熔核向热影响区过渡的半熔化区熔合线
5、组成熔核形状比较规则,内部组织细小,热影响区形貌与焊前箔带的原始组织没有明显差异,仍为柱状晶组织,勾勒出由熔核向母“”半熔化区较窄材过渡的分界线储能焊实现了合金箔之间的冶金连接,一图为熔核。区组织由细密的尸等轴晶‘。,一及一相组成晶粒尺寸在一晶间尸娜范围,,图显示半熔化区组织该区宽度约一拼其组织亦由细小的尸一,等轴晶一和少量相组成,尸晶粒尺寸在一户范围与熔合区毗邻的母材上的尸柱状晶组织除了发生稍微的弯曲之外,其原始形态并没有发生明显的改变这说明在储能焊微连接过程中,接头中冷却速率大,熔核和熔合区均形成了均匀细小的快速凝固组织,同时避免了熔核外围热影响区中一母材的
6、粗化,可最大限度的满足接头与母材在组织上的一图合金接头的组织形貌一致性在适当增大焊接电流和加大电极压力的条件下,尽管,熔合区和热影响区仍保持着上述的组织特征但在熔核中“。。一出现了一些由熔核中心向周边弯曲散射的流线状条纹见图而且,在熔核与熔合区接壤处产生了直径约一将界面箔材局部熔化形成熔核由于电极及箔材的快速散、,赵最大可达拼的球形孔洞如图所示热,熔核的冷却速率很大,达沪高的冷却速熔核的快速凝固率使熔核的形核率显著增大,从而形成细密的快速凝固组接头组织的形成与焊接条件有密切的关系在硬规范,织。一分析结果表明快速凝固组织由相和四、,大电流短瞬间储能焊条件下电容瞬时
7、放电产生的电方结构一,,的亚稳相澎组成如图所示其中流流经电极加压的箔材,形成放电回路,界面接触电阻热一一尸为包晶相尽在随后快速冷却过程一期翟秋亚等合金急冷箔储能焊接头的形貌特征与形成机制化液相在电极压力作用下发生周向流动此时,熔核温度,,一居」增熔核高度加宽液相流动加剧由于熔核中金属液甲,一石的周向流动通量大,速度高,流动切应力会引起两侧液相,,一利佗月。成。的粘性流动从而形成侧向流线另外由于电流流过熔核时会在熔核内部产生磁场,磁场造成熔核的集束效应,在熔核周边存在一定的负压区,结合面上的液体金属向该区的流动也是形成侧向流线的主要原因之一因此,流线状条纹生动地刻
8、画和再现了凝固前期熔核中
