純銅真空釬焊接頭的組織及力學(xué)性能研究

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1、!"#$%&’(")*&+#+’,-+#./01+.!"#$.2334(試驗(yàn)與研究(6&文章編號(hào)!533263207"2334#3!633%&638純銅真空釬焊接頭的組織及力學(xué)性能研究6EEE張靜!俞偉元!路文江!陳學(xué)定B6N河西學(xué)院職業(yè)技術(shù)學(xué)院#甘肅張掖&IO888’EN蘭州理工大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院#甘肅蘭州&I8858R摘要!利用快速凝固技術(shù)和傳統(tǒng)鑄造技術(shù)分別制備出成分相同的*+S12S/0S’非晶薄帶釬料和普通釬料!將E種釬料在T種釬焊溫度"!!8!!&8!!38!!789#和I種保溫時(shí)間"5!68!65920$下

2、與純銅進(jìn)行真空釬焊試驗(yàn)!借助"AC!PQ"!L"/和金相顯微鏡探討了釬焊接頭的界面微觀組織結(jié)構(gòu)及斷口形貌!并通過(guò)拉伸試驗(yàn)評(píng)價(jià)了接頭強(qiáng)度%研究結(jié)果表明&在!389!65920條件下!接頭抗拉強(qiáng)度最高!非晶釬料的接頭抗拉強(qiáng)度明顯優(yōu)于普通釬料!界面反應(yīng)層由擴(kuò)散區(qū)’殘余釬料區(qū)組成%隨著保溫時(shí)間的延長(zhǎng)和釬焊溫度的升高!擴(kuò)散深度增加!冶金作用增強(qiáng)!在基體深度方向明顯表現(xiàn)為沿晶界優(yōu)先滲透%關(guān)鍵詞!*+S12S/0S’薄帶釬料!真空釬焊!抗拉強(qiáng)度!顯微組織中圖分類號(hào)!AUT5T文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼!C銅及銅合金的釬焊廣泛應(yīng)用于電子元器件!印刷電路板

3、!686,’F#隨爐冷卻"用配好的(=G#*HI<59JK*H<7(9J乙醇溶表面組裝元器件!微波等通信器件!真空器件等"傳統(tǒng)銅磷釬液對(duì)拋光好的接頭進(jìn)行腐蝕#借助/LM和L"/進(jìn)行顯微組織觀料的熔點(diǎn)低!流動(dòng)性好#釬焊溫度接近銀釬料#且具有自釬性察分析"采用拉伸試驗(yàn)法進(jìn)行接頭強(qiáng)度評(píng)定-E."及價(jià)格低等優(yōu)點(diǎn)#但其!$’%均在()以上"由于’含量高#釬料基體中含有大量的脆性化合物*+,’#導(dǎo)致釬料在室溫下呈脆"試驗(yàn)結(jié)果與討論性#因此其應(yīng)用范圍受到了限制-%."非晶態(tài)銅基釬料是一種新EN6釬料熔點(diǎn)型的釬焊材料#其合金內(nèi)部的原子排列

4、基本上保留了液態(tài)金屬"AC測(cè)得的E種釬料的熔化曲線如圖6所示#分析結(jié)果見的結(jié)構(gòu)狀態(tài)即長(zhǎng)程無(wú)序!近程有序#這種結(jié)構(gòu)特點(diǎn)使其具有許表6"多優(yōu)異的性能"本文以廣泛應(yīng)用的銅磷釬料為研究對(duì)象#在釬料中添加/0可以顯著降低釬料的熔點(diǎn)#添加12可以提高強(qiáng)度#研究了同成分*+!34512654&/074,’!45的非晶薄帶釬料和普通釬料同爐真空釬焊純銅時(shí)#工藝參數(shù)對(duì)抗拉強(qiáng)度及界面微觀組織結(jié)構(gòu)的影響#并探討了二者工藝性能產(chǎn)生差別的原因"!試驗(yàn)方法利用單輥急冷設(shè)備#輥面線速度為,89:;#高頻感應(yīng)爐中熔煉#保護(hù)氣氛中噴帶#制得厚度為,8!9#

5、寬度為<899的表!"種釬料的熔化溫度*+!34512%54&’!45/074,的薄帶釬料"將所得薄帶釬料和用傳統(tǒng)釬料"6:9"E:9"":9快冷釬料57&N8!ION7I&N7鑄造技術(shù)制備出的同成分的普通釬料各取<89=>在"?’@1A普通釬料573N8!I7NOO6NO公司%878型差熱分析儀B"ACD上#以689:920的加熱速率及氬氣保護(hù)下從室溫加熱到&889#觀察釬料的熔化曲線"采表中&"6代表固相線溫度#"E代表液相線溫度#""代表結(jié)晶用線切割加工出規(guī)格為E599:E599:,99的純銅釬焊試片"溫度區(qū)間"可以

6、看出&與普通釬料相比>非晶釬料熔點(diǎn)低#結(jié)釬焊接頭采用E試片疊放的形式#釬焊溫度為!!8#!&8#!38和晶區(qū)間窄#快冷釬料的液相線降低了ON59#熔化溫度區(qū)間""!789#釬焊時(shí)間分別為5#68#65920#普通釬料與快冷釬料縮小了IN59#這主要是由于快冷釬料成分均勻#基本沒(méi)有偏進(jìn)行同爐真空釬焊#釬焊溫度波動(dòng)不超過(guò);69#真空度為6:析’而普通釬料由于冷卻過(guò)程比較緩慢#成分不均勻#有偏析"熔點(diǎn)降低有利于避免母材過(guò)燒#提高釬焊質(zhì)量"收稿日期!E88!S86S8!’修回日期!E88!S68S6&ENE釬料的物相分析基金項(xiàng)目!

7、甘肅省自然科學(xué)基金資助項(xiàng)目$V/8E6SCEES86&%快冷與普通釬料的PQ"分析如圖E所示#從圖EF中可以看C;)試驗(yàn)與研究*焊接技術(shù)第!"卷第!期#$$%年"#月出!快冷釬料只有漫散射峰!無(wú)對(duì)應(yīng)晶相的衍射銳峰!說(shuō)明其勻!沒(méi)有偏析!不存在局部薄弱區(qū)!而局部薄弱區(qū)的存在會(huì)使是完全的非晶組織"而普通釬料$%&#圖’($上存在明顯的接頭的抗拉強(qiáng)度大大降低"結(jié)合圖6:!(非晶與普通釬料的接)*’+,和-.,/!01晶體衍射峰%頭拉伸斷口分析也可看出!非晶釬料的接頭拉伸斷口呈明顯的韌性斷裂!有相當(dāng)數(shù)量的韌窩存在!而普通釬料的接頭拉

8、伸斷口為典型的脆性斷裂!這主要是由于隨著釬焊時(shí)間的延長(zhǎng)!元素的擴(kuò)散也越充分!母材與釬料的冶金作用加強(qiáng)!從而使接頭的抗拉強(qiáng)度提高"’/2釬焊接頭的抗拉強(qiáng)度釬焊后用萬(wàn)能拉伸試驗(yàn)機(jī)在室溫下以3456789的速度施加(:$非晶釬料(($普通釬料圖!釬焊接頭的拉伸斷口形貌拉力!對(duì)釬焊接頭進(jìn)行拉伸試驗(yàn)!結(jié)果均在焊縫