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基于Au/Ni-W多层薄膜修饰铜基微纳分级结构固相瞬态焊接方法
1
作者
肖金
田学锋
+2 位作者
冯晓杰
刘志明
徐创
《表面技术》
EI
CAS
CSCD
北大核心
2024年第12期260-267,共8页
目的以特殊形貌的铜基微纳结构为基板,在其上依次镀覆Ni-W合金层和Au纳米层,在超声能量和室温条件下,实现瞬时与锡基焊料的焊接,解决无铅焊料由于高熔点对薄芯片和热敏器件造成的热冲击和热损伤问题,保证器件安全性和性能可靠性。方法...
目的以特殊形貌的铜基微纳结构为基板,在其上依次镀覆Ni-W合金层和Au纳米层,在超声能量和室温条件下,实现瞬时与锡基焊料的焊接,解决无铅焊料由于高熔点对薄芯片和热敏器件造成的热冲击和热损伤问题,保证器件安全性和性能可靠性。方法采用电化学方法沉积出特殊形貌铜基微纳分级结构,在其上化学镀覆层厚为180 nm的Ni-W合金层和50 nm的Au层。将获得的Au/Ni-W多层薄膜修饰的铜基结构与商用焊料(SAC305)在焊接压力98 N(20 MPa)、焊接时间3 s、超声振动3 s条件下实现固相瞬态焊接。将不同表面修饰层的铜基微纳分级结构与焊球进行破坏剪切测试。将焊接后的样品在180℃下分别进行10、30、60 min的时效处理。结果铜基微米级突起结构高度为2~4μm,底端尺寸为800~1200 nm,具有优良的凸起结构密度和长径比。Au/Ni-W修饰后的铜基微纳分级结构与SAC305焊球所形成的焊接界面嵌入效果好,没有任何孔洞存在,焊接界面平均剪切强度为43.06 MPa。结论铜基微纳分级结构插入焊球内部形成镶嵌,产生机械互锁,而Au/Ni-W合金修饰层能有效提高铜基微纳分级结构表面硬度,与锡焊料形成较大的硬度差,在插入式焊接中减少了孔洞的形成,焊接效果优良。Ni-W合金层的存在延缓了Cu-Sn之间的互扩散,阻挡了Cu-Sn金属间化合物的生长,减少了因界面失效而产生的可靠性问题。
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关键词
微纳分级结构
薄膜
焊接
扩散
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职称材料
变形条件对Mg-Gd-Y-Nd-Zr合金动态力学行为的影响
2
作者
田学锋
宋小春
《有色金属工程》
CAS
北大核心
2024年第4期24-31,共8页
采用金相观察、扫描电子显微镜、能谱分析、显微硬度计及分离式霍普金森压杆等手段,研究了峰值时效挤压态Mg-8Gd-3Y-0.5Nd-0.5Zr合金在变形温度及应变速率下的动态冲击力学变形行为。结果表明:合金在220℃/14 h到达峰值时效,其硬度约为1...
采用金相观察、扫描电子显微镜、能谱分析、显微硬度计及分离式霍普金森压杆等手段,研究了峰值时效挤压态Mg-8Gd-3Y-0.5Nd-0.5Zr合金在变形温度及应变速率下的动态冲击力学变形行为。结果表明:合金在220℃/14 h到达峰值时效,其硬度约为143.2 HV,提升了55%左右。在不同的变形温度下均表现出优异的抗冲击性能,在室温及应变速率为3000 s^(-1)条件下合金抗压强度可高达682 MPa;在100℃及应变速率为1500 s^(-1)条件下抗压强度为635 MPa;在400℃及应变速率为3000 s^(-1)条件下抗压强度为583 MPa。合金在不同温度下优异的抗冲击性能主要得益于时效强化相、稳定存在的块状富稀土粒子以及冲击过程中在晶界形成的动态析出相协同强化机制。随着应变速率和变形温度的增大,合金热软化效应增强,合金力学性能有所降低。
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关键词
Mg-8Gd-3Y-0.5Nd-0.5Zr合金
变形温度
应变速率
时效强化
动态析出
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职称材料
题名
基于Au/Ni-W多层薄膜修饰铜基微纳分级结构固相瞬态焊接方法
1
作者
肖金
田学锋
冯晓杰
刘志明
徐创
机构
广东松山职业技术学院先进制造学院
出处
《表面技术》
EI
CAS
CSCD
北大核心
2024年第12期260-267,共8页
基金
韶关市科技计划项目(210806154531768)
先进制造学院教师教学创新团队专项经费(SG1004)。
文摘
目的以特殊形貌的铜基微纳结构为基板,在其上依次镀覆Ni-W合金层和Au纳米层,在超声能量和室温条件下,实现瞬时与锡基焊料的焊接,解决无铅焊料由于高熔点对薄芯片和热敏器件造成的热冲击和热损伤问题,保证器件安全性和性能可靠性。方法采用电化学方法沉积出特殊形貌铜基微纳分级结构,在其上化学镀覆层厚为180 nm的Ni-W合金层和50 nm的Au层。将获得的Au/Ni-W多层薄膜修饰的铜基结构与商用焊料(SAC305)在焊接压力98 N(20 MPa)、焊接时间3 s、超声振动3 s条件下实现固相瞬态焊接。将不同表面修饰层的铜基微纳分级结构与焊球进行破坏剪切测试。将焊接后的样品在180℃下分别进行10、30、60 min的时效处理。结果铜基微米级突起结构高度为2~4μm,底端尺寸为800~1200 nm,具有优良的凸起结构密度和长径比。Au/Ni-W修饰后的铜基微纳分级结构与SAC305焊球所形成的焊接界面嵌入效果好,没有任何孔洞存在,焊接界面平均剪切强度为43.06 MPa。结论铜基微纳分级结构插入焊球内部形成镶嵌,产生机械互锁,而Au/Ni-W合金修饰层能有效提高铜基微纳分级结构表面硬度,与锡焊料形成较大的硬度差,在插入式焊接中减少了孔洞的形成,焊接效果优良。Ni-W合金层的存在延缓了Cu-Sn之间的互扩散,阻挡了Cu-Sn金属间化合物的生长,减少了因界面失效而产生的可靠性问题。
关键词
微纳分级结构
薄膜
焊接
扩散
Keywords
micro-nano hierarchical structure
thin films
soldering
diffusion
分类号
TB34 [一般工业技术—材料科学与工程]
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职称材料
题名
变形条件对Mg-Gd-Y-Nd-Zr合金动态力学行为的影响
2
作者
田学锋
宋小春
机构
广东松山职业技术学院先进制造学院
华南理工大学机械与汽车工程
学院
出处
《有色金属工程》
CAS
北大核心
2024年第4期24-31,共8页
基金
国家自然科学基金资助项目(52001123)
韶关市科技计划项目(210806154531768)。
文摘
采用金相观察、扫描电子显微镜、能谱分析、显微硬度计及分离式霍普金森压杆等手段,研究了峰值时效挤压态Mg-8Gd-3Y-0.5Nd-0.5Zr合金在变形温度及应变速率下的动态冲击力学变形行为。结果表明:合金在220℃/14 h到达峰值时效,其硬度约为143.2 HV,提升了55%左右。在不同的变形温度下均表现出优异的抗冲击性能,在室温及应变速率为3000 s^(-1)条件下合金抗压强度可高达682 MPa;在100℃及应变速率为1500 s^(-1)条件下抗压强度为635 MPa;在400℃及应变速率为3000 s^(-1)条件下抗压强度为583 MPa。合金在不同温度下优异的抗冲击性能主要得益于时效强化相、稳定存在的块状富稀土粒子以及冲击过程中在晶界形成的动态析出相协同强化机制。随着应变速率和变形温度的增大,合金热软化效应增强,合金力学性能有所降低。
关键词
Mg-8Gd-3Y-0.5Nd-0.5Zr合金
变形温度
应变速率
时效强化
动态析出
Keywords
Mg-8Gd-3Y-0.5Nd-0.5Zr alloy
deformation temperature
strain rate
age strengthening
dynamic precipitation
分类号
TG166.4 [金属学及工艺—热处理]
TG146.2 [金属学及工艺—金属材料]
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职称材料
题名
作者
出处
发文年
被引量
操作
1
基于Au/Ni-W多层薄膜修饰铜基微纳分级结构固相瞬态焊接方法
肖金
田学锋
冯晓杰
刘志明
徐创
《表面技术》
EI
CAS
CSCD
北大核心
2024
0
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职称材料
2
变形条件对Mg-Gd-Y-Nd-Zr合金动态力学行为的影响
田学锋
宋小春
《有色金属工程》
CAS
北大核心
2024
0
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职称材料
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