基于Ni-Sn復合釬料的超聲波輔助釬焊研究.pdf

1、鋁合金和銅金屬由于其優(yōu)異的導電性能、力學性能和良好的使用性能被廣泛應用于航天、航空、汽車、電子等眾多工業(yè)領域之中，隨著科學技術的飛速發(fā)展和人民生活質量的提高，對其連接質量的需求也日益增大，對其連接性質和連接工藝的研究也隨之深入。在低溫連接中，由于受到Sn基釬料本身較弱的力學性能和較低連接溫度的影響，接頭的力學強度成為了制約其發(fā)展和應用的主要因素。由此，本文提出了一種采用Ni-Sn復合釬料超聲-感應熱輔助釬焊的方法，由超聲波作用誘導復合釬

2、料中的Ni、Sn與母材 Al或者 Cu共同發(fā)生組織與結構的變化，從而提高釬焊接頭強度與使用性能。本文以Ni-Sn復合釬料為線索，以7075鋁合金和T2紫銅為母材研究對象，搭建超聲-感應熱輔助釬焊平臺，系統(tǒng)地研究 Ni-Sn復合釬料對于提高接頭性能的可行性以及組織性能變化因素，研究超聲波作用機理與內在機制。
　　試驗結果表明：本文提出的Ni-Sn復合釬料在滿足壓頭壓力0.2 MPa、超聲波加載時間10s的閥值條件下，能夠有效改善鋁合

3、金互連和銅金屬互連釬焊接頭的組織形貌，提高釬焊接頭的力學性能。7075鋁合金釬焊時，在超聲波的作用下能夠在界面處形成化合物組成的冶金結合，在釬縫內部形成由Ni骨架、化合物Ni3Sn4、Al3Ni和Sn混合組織構成的條形層狀結構，在超聲波加載時間達到20s時，剪切強度達到了59.6 MPa。T2紫銅釬焊時，在超聲波的作用下界面處形成了較厚的Cu6Sn5層，并且在內部釬縫處形成了由 Ni骨架、化合物 Ni3Sn4、Cu6Sn5和Sn混合組織

4、構成的條形層狀結構，隨著超聲波加載時間的升高，在60s時釬縫形成了大量彌散分布的Cu6Sn5接頭，最終剪切強度達到了85 MPa。
　　能夠形成這樣的接頭組織形貌，達到較高的力學性能主要歸功于Ni-Sn復合釬料在釬焊時具有的兩相結構，在溫度達到釬焊溫度時，Sn呈熔融液態(tài)，Ni呈固態(tài)，釬縫內部產生的大量固液界面加強了超聲波作用于釬縫時的空化效應，產生了大量空化氣泡，超聲波作用得到了加強。而感應加熱帶來的高效穩(wěn)定的溫度環(huán)境、超聲波帶來