發(fā)布時間：2020-05-19 18:54

【摘要】：粉末冶金技術的發(fā)展以及現(xiàn)代工業(yè)廣泛使用微納米粉體合成技術合成塊體材料,使塊體材料的性能有了極大提高,這激發(fā)了工業(yè)市場的粉體需求。3D打印技術的發(fā)展,進一步促進了鈦、鋁、鎳、鋼基等合金粉末在航空航天、造船、汽車、冶金以及發(fā)電等行業(yè)中的巨大應用。然而,3D打印技術對粉末形貌、球形度及粒度分布等要求非常嚴格,粉末質(zhì)量限制了該技術的應用。非晶粉末因其表面光滑等優(yōu)點可解決這個問題,但非晶粉末的制備需要低氧以及大過冷度等條件�；诖�,本文通過自主設計氣霧化所需要的合金熔煉系統(tǒng)以及氣霧化系統(tǒng),按6:5的原子比熔煉純Cu和純Sn,按46:42:7:5的原子比熔煉純Cu、純Zr、純Al和純Y,得到母合金后進行霧化實驗,研究氣霧化裝置參數(shù)對霧化效果的影響,制備Cu6Sn5合金化合物粉末以及非晶Cu_(46)Zr_(42)A_l7Y_5粉末,通過XRD、DSC以及SEM等表征手段分析這兩種粉末的組織,最后探討這兩種氣霧化粉末的新應用。試驗結果表明,對于中低熔點金屬或合金,當噴嘴的導液管內(nèi)徑為1.5mm、輔助霧化氣壓P1為0.07 MPa以及主霧化氣壓P2為0.15 MPa時,霧化效果最好。試驗中成功制備了含有Cu6Sn5、Cu3Sn和Sn三相混合的Cu-Sn合金粉末。粒徑較大的粉末含有Cu3Sn和Sn相的比例較多,粒徑小的粉末含有較多的Cu6Sn5相,這與多位點形核、表面形核以及相選擇有關;合金粉末表面具有明顯的組織尺寸效應,粉末經(jīng)過適當?shù)臒崽幚砜勺兂蓡我幌嗟腃u6Sn5化合物粉末,這種化合物粉末可應用于芯片倒裝領域,可實現(xiàn)耐高溫需求的有效互連。對于高熔點金屬或合金,當噴嘴的導液管內(nèi)徑為1.5 mm,輔助霧化氣壓P1為0.07 MPa以及主霧化氣壓P2為0.3 MPa時,霧化效果最好。試驗中成功制備了Cu_(46)Zr_(42)A_l7Y_5粉末。粉末的粒度分布較多集中在70μm和200μm之間,平均粒徑約為120μm,其中160μm為非晶粉末和晶體粉末分界的臨界尺寸。隨著粉末粒徑變小,粉末表面出現(xiàn)塊狀、塊狀河流花樣混合態(tài)以及光滑面的組織形態(tài),這也與多位點形核、表面形核以及相的選擇有關;Cu_(46)Zr_(42)A_l7Y_5合金粉末硬度與粉末的晶態(tài)和非晶態(tài)關系密切,而與粉末尺寸大小的關系不大;另外,非晶Cu_(46)Zr_(42)A_l7Y_5粉末也可用于倒裝芯片領域實現(xiàn)有效的互連,接頭的斷裂多呈現(xiàn)韌性斷裂及脆性斷裂的混合模式。
【圖文】：

哈爾濱工業(yè)大學工程碩士專業(yè)學位論文化學反應和物理粉碎兩種方式同時作用實現(xiàn)粉末制備的方法。氫化脫氫法最為常見，它利用金屬易吸氫增脆的特性，使金屬生成金屬氫化物，然后將金屬氫化物破碎成的粉末，最后將金屬氫化物粉末中的氫脫除得到金屬粉末。氫化脫氫法由于其工藝參數(shù)易于控制，生產(chǎn)效率高，所得粉末純度高等優(yōu)點而被廣泛應用在 Ti 粉[25]、Zr 粉[26]、Ta 粉[27]等金屬和合金粉末的制備。但該方法只適用于易與氫氣反應、吸氫后變脆易破碎的金屬材料，對其他材料粉末的制備并不理想。

哈爾濱工業(yè)大學工程碩士專業(yè)學位論文體的流場特征研究。圖 1-2 即為利用兩種流體進行霧化的主要實現(xiàn)方式及其霧化噴嘴的結構。圖 1-2a)即為垂直霧化方式，即兩種流體（介質(zhì)流和液流）的流動方向呈90°，金屬熔化形成液流后，在重力作用下流動到氣流層實現(xiàn)霧化，但這種霧化過程不容易控制，霧化噴嘴容易被金屬堵住，所得粉末粒徑較粗使得該方法難以在現(xiàn)實生產(chǎn)中得到應用。圖 1-2b)即為 V 型霧化方式，介質(zhì)流呈一定角度沖擊熔融的金屬液流以實現(xiàn)霧化制粉，這種方法更適用于水霧化，噴嘴的堵塞問題只是得到一定的改善，并沒有得到解決。圖 1-2c)為環(huán)孔噴射方式，噴嘴上的固定位置均勻分布有夾角為 60°的小氣孔，氣體通過這些小孔后形成高壓氣體，高壓氣體沖擊金屬液流實現(xiàn)霧化，霧化效率比前兩種霧化方式高，但也會出現(xiàn)噴嘴堵塞的問題。圖 1-2d)為環(huán)縫噴射方式，，它比環(huán)孔噴射方式的輻射范圍更廣，霧化效率高，但是依然存在噴嘴堵塞的問題。
【學位授予單位】：哈爾濱工業(yè)大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2018
【分類號】：TF123.23

【參考文獻】

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1 康建剛;江W

本文編號：2671326