高體積分數(shù)SiC p /Al復合材料激光焊接技術研究
發(fā)布時間：2021-08-07 08:58
高體積分數(shù)Si Cp/Al復合材料是航空航天、儀表、汽車等領域電子封裝外殼的理想材料。但是高體積分數(shù)的Si C顆粒導致材料可焊性低,大大制約了其在電子封裝領域的應用。本文以激光誘發(fā)Ti與增強相顆粒原位反應抑制界面反應為思路,開展了以CO2連續(xù)型激光器為熱源,TA2為中間層添加材料的高體積分數(shù)（65%）Si Cp/Al復合材料激光焊接試驗研究。研究內容包括:采用單因素試驗、正交試驗對焊縫成形質量、力學性能、斷裂行為進行了考察,進一步分析了焊縫成分、熔池反應機理與結晶行為,重點觀察了原位反應對界面反應的抑制作用。模擬電子封裝試驗,使用氦質譜檢漏儀測試了封裝盒體氣密性。主要研究成果如下:（1）單因素試驗結果顯示,線能量對焊縫成形質量有很大影響,焊縫熔深和熔寬隨線能量增大而呈增大趨勢,當線能量在0.30.8KJ/cm區(qū)間內,激光功率為10001500W,焊接速度為0.52m/min,中間層厚度0.30.5mm,0.20.5個大氣壓的純氬氣保護下焊接所得焊縫連續(xù)、美觀、無缺陷,是滿足封裝...
【文章來源】：南京航空航天大學江蘇省 211工程院校
【文章頁數(shù)】：69 頁
【學位級別】：碩士
【部分圖文】：
碳化硅顆粒增強鋁基復合材料腹鰭
國內外軍工、航天、汽車等各大領域已經開始應用 SiCp/Al 復合材料。20 世紀 90 年代末，高體積分數(shù) SiC/Al 材料已經在美國的 F16 戰(zhàn)斗機腹鰭（圖 1.1）、F22 戰(zhàn)斗機火控雷達和機載電子設備、DSCS 一Ⅲ型軍用通訊衛(wèi)星、通用汽車的電動汽車 IGBT 驅動等領域獲得了正式應用。Eurocopter 公司生產的 EC-120 和 N4 直升機旋翼系統(tǒng)（圖 1.2）的一級關鍵零件上，通過使用 SiCp/Al 復合材料，可以減重 30KG 以上[12]。國內已經開始將 SiCp/Al 復合材料應用在飛機雷達、微波組件封裝等元器件上。且自主制備技術已趨完善，如北京航空材料研究院、湖南浩威特科技發(fā)展有限公司、西安明科等單位已經可以小批量提供高體積分數(shù) SiC/Al 材料[13-20]。
擴散焊在不熔化材料的情況下，可實現(xiàn)傳統(tǒng)方法很難完成的異種材料的焊接，它的特點是焊接接頭質量穩(wěn)定，連接強度高，接頭高溫性能和耐腐蝕性能好[31]。國內外研究人員對于擴散焊應用在 SiCp/Al 的焊接中開展了很多有意義的試驗，針對擴散焊中參數(shù)的優(yōu)化，得到了一些結論[32-35]。文獻表明，影響擴散焊接的主要因素是焊接溫度，在液固相之間存在最佳臨界溫度，在此溫度下基體元素滲入增強相界面的活性最好。張新平等人[36]研究發(fā)現(xiàn)，當提高 SiCp/6061Al中 SiC 顆粒的含量時，連接接頭的抗剪切強度反之變低，如圖 1.3 所示。這是因為增強相顆�；ハ嘟佑|的概率增加，因此要想提高接頭強度，改善結合性能是重要途徑。文獻表明，在擴散焊接過程中，添加中間層材料對焊接效果有明顯提升。這是因為添加中間層材料后，比較弱的結合形式增強相—增強相消失，轉而出現(xiàn)結合性能較好的中間層—母材，同時，通過添加某些可以破除基體表明氧化膜的材料，可以進一步提高結合能力。文獻[37]中指出，通過添加合適填充材料，基體中的 SiC 顆粒由于擠壓作用滲入到添加材料中，從而降低了沒有增強體的區(qū)域面積，可以增加焊縫強度。趙明久等人[38]在試驗中用純 Al 作為中間層來連接鋁基復合材料（15%SiCp/Al），結果表明，當連接溫度為 570℃，壓力為 16MPa，時間為 60min 時，可以得到較強的接頭強度。
【參考文獻】：
期刊論文
[1]鋁基復合材料TLP擴散焊接頭的組織及性能[J]. 陳思杰,朱春莉,魏明強. 熱加工工藝. 2014(17)
[2]顆粒增強鋁基復合材料研究與應用發(fā)展[J]. 樊建中,石力開. 宇航材料工藝. 2012(01)
[3]金屬基復合材料的現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢[J]. 張荻,張國定,李志強. 中國材料進展. 2010(04)
[4]鋁基復合材料的活性液相擴散焊新工藝[J]. 張貴鋒,張建勛,李思玉,韋中新. 西安交通大學學報. 2009(11)
[5]顆粒增強鋁基復合材料研究與應用進展[J]. 蔣宇梅,顏金華. 中國科技信息. 2009(20)
[6]顆粒增強鋁基復合材料在航空航天領域的應用[J]. 金鵬,劉越,李曙,肖伯律. 材料導報. 2009(11)
[7]SiCp/Al復合材料的電火花加工實驗研究[J]. 周家林,黃樹濤,左慶新,崔巖. 制造技術與機床. 2008(09)
[8]顆粒增強鋁基復合材料擴散焊接研究現(xiàn)狀[J]. 許惠斌,伍光鳳,羅怡,李春天,葉宏. 熱加工工藝. 2008(13)
[9]含Ni夾層SiCp/2014Al鋁基復合材料擴散焊[J]. 馮濤,吳魯海,樓松年. 航空材料學報. 2006(04)
[10]AlSiC電子封裝材料及構件研究進展[J]. 熊德贛,程輝,劉希從,趙恂,鮑小恒,楊盛良,堵永國. 材料導報. 2006(03)
碩士論文
[1]55vol.%SiCp/A356復合材料超聲釬焊工藝研究[D]. 吳瓊.哈爾濱工業(yè)大學 2007
本文編號：3327494
【文章來源】：南京航空航天大學江蘇省 211工程院校
【文章頁數(shù)】：69 頁
【學位級別】：碩士
【部分圖文】：
碳化硅顆粒增強鋁基復合材料腹鰭
國內外軍工、航天、汽車等各大領域已經開始應用 SiCp/Al 復合材料。20 世紀 90 年代末，高體積分數(shù) SiC/Al 材料已經在美國的 F16 戰(zhàn)斗機腹鰭（圖 1.1）、F22 戰(zhàn)斗機火控雷達和機載電子設備、DSCS 一Ⅲ型軍用通訊衛(wèi)星、通用汽車的電動汽車 IGBT 驅動等領域獲得了正式應用。Eurocopter 公司生產的 EC-120 和 N4 直升機旋翼系統(tǒng)（圖 1.2）的一級關鍵零件上，通過使用 SiCp/Al 復合材料，可以減重 30KG 以上[12]。國內已經開始將 SiCp/Al 復合材料應用在飛機雷達、微波組件封裝等元器件上。且自主制備技術已趨完善，如北京航空材料研究院、湖南浩威特科技發(fā)展有限公司、西安明科等單位已經可以小批量提供高體積分數(shù) SiC/Al 材料[13-20]。
擴散焊在不熔化材料的情況下，可實現(xiàn)傳統(tǒng)方法很難完成的異種材料的焊接，它的特點是焊接接頭質量穩(wěn)定，連接強度高，接頭高溫性能和耐腐蝕性能好[31]。國內外研究人員對于擴散焊應用在 SiCp/Al 的焊接中開展了很多有意義的試驗，針對擴散焊中參數(shù)的優(yōu)化，得到了一些結論[32-35]。文獻表明，影響擴散焊接的主要因素是焊接溫度，在液固相之間存在最佳臨界溫度，在此溫度下基體元素滲入增強相界面的活性最好。張新平等人[36]研究發(fā)現(xiàn)，當提高 SiCp/6061Al中 SiC 顆粒的含量時，連接接頭的抗剪切強度反之變低，如圖 1.3 所示。這是因為增強相顆�；ハ嘟佑|的概率增加，因此要想提高接頭強度，改善結合性能是重要途徑。文獻表明，在擴散焊接過程中，添加中間層材料對焊接效果有明顯提升。這是因為添加中間層材料后，比較弱的結合形式增強相—增強相消失，轉而出現(xiàn)結合性能較好的中間層—母材，同時，通過添加某些可以破除基體表明氧化膜的材料，可以進一步提高結合能力。文獻[37]中指出，通過添加合適填充材料，基體中的 SiC 顆粒由于擠壓作用滲入到添加材料中，從而降低了沒有增強體的區(qū)域面積，可以增加焊縫強度。趙明久等人[38]在試驗中用純 Al 作為中間層來連接鋁基復合材料（15%SiCp/Al），結果表明，當連接溫度為 570℃，壓力為 16MPa，時間為 60min 時，可以得到較強的接頭強度。
【參考文獻】：
期刊論文
[1]鋁基復合材料TLP擴散焊接頭的組織及性能[J]. 陳思杰,朱春莉,魏明強. 熱加工工藝. 2014(17)
[2]顆粒增強鋁基復合材料研究與應用發(fā)展[J]. 樊建中,石力開. 宇航材料工藝. 2012(01)
[3]金屬基復合材料的現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢[J]. 張荻,張國定,李志強. 中國材料進展. 2010(04)
[4]鋁基復合材料的活性液相擴散焊新工藝[J]. 張貴鋒,張建勛,李思玉,韋中新. 西安交通大學學報. 2009(11)
[5]顆粒增強鋁基復合材料研究與應用進展[J]. 蔣宇梅,顏金華. 中國科技信息. 2009(20)
[6]顆粒增強鋁基復合材料在航空航天領域的應用[J]. 金鵬,劉越,李曙,肖伯律. 材料導報. 2009(11)
[7]SiCp/Al復合材料的電火花加工實驗研究[J]. 周家林,黃樹濤,左慶新,崔巖. 制造技術與機床. 2008(09)
[8]顆粒增強鋁基復合材料擴散焊接研究現(xiàn)狀[J]. 許惠斌,伍光鳳,羅怡,李春天,葉宏. 熱加工工藝. 2008(13)
[9]含Ni夾層SiCp/2014Al鋁基復合材料擴散焊[J]. 馮濤,吳魯海,樓松年. 航空材料學報. 2006(04)
[10]AlSiC電子封裝材料及構件研究進展[J]. 熊德贛,程輝,劉希從,趙恂,鮑小恒,楊盛良,堵永國. 材料導報. 2006(03)
碩士論文
[1]55vol.%SiCp/A356復合材料超聲釬焊工藝研究[D]. 吳瓊.哈爾濱工業(yè)大學 2007
本文編號：3327494
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