單晶銀、鋁的制備及層錯能對冷拔變形組織的影響.pdf

1、銀是電和熱的優(yōu)良導(dǎo)體，具有優(yōu)異的信號傳輸和熱傳導(dǎo)性能，而鋁同樣作為導(dǎo)體，具有價格便宜、材質(zhì)輕、導(dǎo)電性能好等特點，兩者廣泛應(yīng)用于集成電路中的封裝引線制備。隨著半導(dǎo)體技術(shù)、集成電路和電子元器件質(zhì)量的突破，封裝技術(shù)越來越受到人們的重視。同時，對封裝技術(shù)采用的材料也提出了越來越高的要求。多晶銀和鋁中由于存在大量晶界，對信號傳輸過程產(chǎn)生較大的信號衰減作用，而單晶銀、鋁則不存在晶界，能夠顯著提高信號傳輸效果，因此，高質(zhì)量單晶銀、鋁的制備廣泛受到關(guān)注

2、。本文重點研究了單晶銀、鋁的制備工藝，討論了固液界面、抽拉速度和溫度等工藝參數(shù)對單晶制備的影響，并借助電子背散射衍射對制備的銀、鋁單晶進行了表征。同時，由于銀和鋁的層錯能存在顯著差異，而層錯能作為材料的本征屬性顯著影響材料的形變組織和織構(gòu)演變，實際應(yīng)用過程中銀、鋁必須通過冷拔變形來提高其力學性能才能作為傳輸信號線材來使用，故很有必要明確層錯能對兩種面心立方材料冷拔形變組織和織構(gòu)演變的影響。因此，本文借助于電子背散射衍射和透射電子顯微鏡分

3、析了銀和鋁的宏觀裂化、微觀組織和織構(gòu)演變，通過對比分析，揭示了層錯能對FCC金屬冷拔形變組織的影響，并對比分析了強織構(gòu)鋁線材在冷拔形變組織和織構(gòu)演變的溫度依賴性。
　　單晶銀和鋁的制備結(jié)果表明:<111>單晶銀的最優(yōu)化工藝參數(shù)為:鎵銦合金液面距隔熱板距離為2.7mm，保溫溫度1400℃時，最優(yōu)抽拉速度為1μm/s。<110>單晶鋁的最優(yōu)化工藝參數(shù)為:鎵銦合金液面距離隔熱板為15.5mm，保溫溫度865℃，最優(yōu)抽拉速度為1μm/s。

4、采用EBSD技術(shù)對制備<111>銀單晶和<110>鋁單晶進行了表征，結(jié)果證實了兩種材料中均沒有晶界，反極圖成像也證實了銀單晶具有藍色<111>織構(gòu)取向，鋁單晶具有綠色<110>織構(gòu)取向。
　　銀線材冷拔變形結(jié)果表明，在冷拔變形后，晶粒表現(xiàn)出顯著的宏觀裂化。隨著應(yīng)變量的增大，晶粒沿冷拔方向被拉長。在高應(yīng)量下形成纖維狀組織。在冷拔的過程中，隨著應(yīng)變量的增加，<111>和<100>織構(gòu)組分都呈現(xiàn)先增大后減小的變化狀態(tài);應(yīng)變量達到2.77

5、時，形成較為穩(wěn)定的<100>+<111>雙絲織構(gòu)組分，但是織構(gòu)組分中還存在大量復(fù)雜織構(gòu)。多晶銀的界面失配角分析結(jié)果表明，在低應(yīng)變量下，多晶銀以位錯滑移為主;中等應(yīng)變下，位錯滑移與形變孿生機制相互競爭共同控制組織變形;高應(yīng)變下，變形主要以孿生為主。TEM結(jié)果表明，低應(yīng)變下，多晶銀以平面滑移為主，當應(yīng)變量為0.28時，位錯呈現(xiàn)“離散”分布，沒有觀察到位錯纏結(jié);中等應(yīng)變下，多晶銀形變組織中出現(xiàn)與冷拔方向不平行的高密度位錯墻和微帶。當應(yīng)變量為0

6、.94時，組織觀察到剪切帶的出現(xiàn);當應(yīng)變量高于1.96時，形成與冷拔方向平行的GNBs。鋁線材形變分析結(jié)果表明，在高應(yīng)變量下同樣形成了穩(wěn)定的<100>+<111>雙絲織構(gòu)組分，復(fù)雜織構(gòu)組分含量較少。
　　銀和鋁的冷拔組織對比發(fā)現(xiàn)，層錯能對兩種FCC金屬存在顯著影響。兩種材料高應(yīng)變下雖然都產(chǎn)生<100>+<111>雙絲織構(gòu)組分，但是銀在高應(yīng)變依然存在大量復(fù)雜織構(gòu)組。同時，組織演變過程中，變形機制也存在差異。鋁的主要變形機制為位錯滑移