高體積分?jǐn)?shù)Si Cp/Al復(fù)合材料是航空航天、儀表、汽車等領(lǐng)域電子封裝外殼的理想材料。但是高體積分?jǐn)?shù)的Si C顆粒導(dǎo)致材料可焊性低,大大制約了其在電子封裝領(lǐng)域的應(yīng)用。本文以激光誘發(fā)Ti與增強(qiáng)相顆粒原位反應(yīng)抑制界面反應(yīng)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?jǐn)?shù)（65%）Si Cp/Al復(fù)合材料激光焊接試驗(yàn)研究。研究?jī)?nèi)容包括:采用單因素試驗(yàn)、正交試驗(yàn)對(duì)焊縫成形質(zhì)量、力學(xué)性能、斷裂行為進(jìn)行了考察,進(jìn)一步分析了焊縫成分、熔池反應(yīng)機(jī)理與結(jié)晶行為,重點(diǎn)觀察了原位反應(yīng)對(duì)界面反應(yīng)的抑制作用。模擬電子封裝試驗(yàn),使用氦質(zhì)譜檢漏儀測(cè)試了封裝盒體氣密性。主要研究成果如下:（1）單因素試驗(yàn)結(jié)果顯示,線能量對(duì)焊縫成形質(zhì)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(shì),當(dāng)線能量在0.3⁰.8KJ/cm區(qū)間內(nèi),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(gè)大氣壓的純氬氣保護(hù)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(xué)江蘇省 211工程院校

【文章頁數(shù)】：69 頁

【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【部分圖文】：

碳化硅顆粒增強(qiáng)鋁基復(fù)合材料腹鰭

國內(nèi)外軍工、航天、汽車等各大領(lǐng)域已經(jīng)開始應(yīng)用 SiCp/Al 復(fù)合材料。20 世紀(jì) 90 年代末，高體積分?jǐn)?shù) SiC/Al 材料已經(jīng)在美國的 F16 戰(zhàn)斗機(jī)腹鰭（圖 1.1）、F22 戰(zhàn)斗機(jī)火控雷達(dá)和機(jī)載電子設(shè)備、DSCS 一Ⅲ型軍用通訊衛(wèi)星、通用汽車的電動(dòng)汽車 IGBT 驅(qū)動(dòng)等領(lǐng)域獲得了正式應(yīng)用。Eurocopter 公司生產(chǎn)的 EC-120 和 N4 直升機(jī)旋翼系統(tǒng)（圖 1.2）的一級(jí)關(guān)鍵零件上，通過使用 SiCp/Al 復(fù)合材料，可以減重 30KG 以上[12]。國內(nèi)已經(jīng)開始將 SiCp/Al 復(fù)合材料應(yīng)用在飛機(jī)雷達(dá)、微波組件封裝等元器件上。且自主制備技術(shù)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(jīng)可以小批量提供高體積分?jǐn)?shù) SiC/Al 材料[13-20]。

擴(kuò)散焊在不熔化材料的情況下，可實(shí)現(xiàn)傳統(tǒng)方法很難完成的異種材料的焊接，它的特點(diǎn)是焊接接頭質(zhì)量穩(wěn)定，連接強(qiáng)度高，接頭高溫性能和耐腐蝕性能好[31]。國內(nèi)外研究人員對(duì)于擴(kuò)散焊應(yīng)用在 SiCp/Al 的焊接中開展了很多有意義的試驗(yàn)，針對(duì)擴(kuò)散焊中參數(shù)的優(yōu)化，得到了一些結(jié)論[32-35]。文獻(xiàn)表明，影響擴(kuò)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(qiáng)相界面的活性最好。張新平等人[36]研究發(fā)現(xiàn)，當(dāng)提高 SiCp/6061Al中 SiC 顆粒的含量時(shí)，連接接頭的抗剪切強(qiáng)度反之變低，如圖 1.3 所示。這是因?yàn)樵鰪?qiáng)相顆�；ハ嘟佑|的概率增加，因此要想提高接頭強(qiáng)度，改善結(jié)合性能是重要途徑。文獻(xiàn)表明，在擴(kuò)散焊接過程中，添加中間層材料對(duì)焊接效果有明顯提升。這是因?yàn)樘砑又虚g層材料后，比較弱的結(jié)合形式增強(qiáng)相—增強(qiáng)相消失，轉(zhuǎn)而出現(xiàn)結(jié)合性能較好的中間層—母材，同時(shí)，通過添加某些可以破除基體表明氧化膜的材料，可以進(jìn)一步提高結(jié)合能力。文獻(xiàn)[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(qiáng)體的區(qū)域面積，可以增加焊縫強(qiáng)度。趙明久等人[38]在試驗(yàn)中用純 Al 作為中間層來連接鋁基復(fù)合材料（15%SiCp/Al），結(jié)果表明，當(dāng)連接溫度為 570℃，壓力為 16MPa，時(shí)間為 60min 時(shí)，可以得到較強(qiáng)的接頭強(qiáng)度。

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]鋁基復(fù)合材料TLP擴(kuò)散焊接頭的組織及性能[J]. 陳思杰,朱春莉,魏明強(qiáng).  熱加工工藝. 2014(17)
[2]顆粒增強(qiáng)鋁基復(fù)合材料研究與應(yīng)用發(fā)展[J]. 樊建中,石力開.  宇航材料工藝. 2012(01)
[3]金屬基復(fù)合材料的現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢(shì)[J]. 張荻,張國定,李志強(qiáng).  中國材料進(jìn)展. 2010(04)
[4]鋁基復(fù)合材料的活性液相擴(kuò)散焊新工藝[J]. 張貴鋒,張建勛,李思玉,韋中新.  西安交通大學(xué)學(xué)報(bào). 2009(11)
[5]顆粒增強(qiáng)鋁基復(fù)合材料研究與應(yīng)用進(jìn)展[J]. 蔣宇梅,顏金華.  中國科技信息. 2009(20)
[6]顆粒增強(qiáng)鋁基復(fù)合材料在航空航天領(lǐng)域的應(yīng)用[J]. 金鵬,劉越,李曙,肖伯律.  材料導(dǎo)報(bào). 2009(11)
[7]SiCp/Al復(fù)合材料的電火花加工實(shí)驗(yàn)研究[J]. 周家林,黃樹濤,左慶新,崔巖.  制造技術(shù)與機(jī)床. 2008(09)
[8]顆粒增強(qiáng)鋁基復(fù)合材料擴(kuò)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(fù)合材料擴(kuò)散焊[J]. 馮濤,吳魯海,樓松年.  航空材料學(xué)報(bào). 2006(04)
[10]AlSiC電子封裝材料及構(gòu)件研究進(jìn)展[J]. 熊德贛,程輝,劉希從,趙恂,鮑小恒,楊盛良,堵永國.  材料導(dǎo)報(bào). 2006(03)

碩士論文
[1]55vol.%SiCp/A356復(fù)合材料超聲釬焊工藝研究[D]. 吳瓊.哈爾濱工業(yè)大學(xué) 2007



本文編號(hào)：3327494