ZnAl15釬料脆化機(jī)理研究.pdf

1、AthesissubmittedtoZhengzhouUniversityforthedegreeofMasterAnarysisonEmbrittlementMechanismofZnAll5SolderByXinqiYanSupervisor：Pro￡ShengxinLiuProfWeiminLongMaterialScienceSchoolofMaterialsScienceandEngineeringApra2013摘要摘要銅是

2、優(yōu)良的導(dǎo)電、導(dǎo)熱材料，廣泛應(yīng)用于電力傳輸、熱量交換和生活日用品領(lǐng)域。然而銅為稀缺金屬，屬于戰(zhàn)略資源，近年來(lái)銅價(jià)一直居高不下，限制了銅的應(yīng)用。鋁具有優(yōu)良的導(dǎo)電性、導(dǎo)熱性、耐蝕性及加工性能，是用來(lái)代替銅的最佳材料。這帶動(dòng)了銅鋁連接的發(fā)展。釬焊具有成本低廉、適應(yīng)性好等優(yōu)點(diǎn)，是實(shí)現(xiàn)銅鋁連接最具前景的方法之一。選擇優(yōu)良的釬料是實(shí)現(xiàn)銅鋁連接的必由之路。ZnAI系釬料鋪展性好、填縫性好、接頭強(qiáng)度高，既避免了SnPb系、ZnCd系中元素Pb和Cd對(duì)環(huán)境

3、的危害，又比ZnSn系的耐蝕性及耐高溫性好，同時(shí)比A1si系的熔點(diǎn)低，是用來(lái)釬焊銅鋁的最佳選擇。但ZnA1系釬料在放置過程中易出現(xiàn)脆化現(xiàn)象，降低釬料的鋪展性、潤(rùn)濕性，嚴(yán)重制約其在銅鋁釬焊上的廣泛應(yīng)用。本文通過研究ZnAIl5釬料的脆化現(xiàn)象以及不同熱處理工藝對(duì)ZnAll5釬料的組織及性能的影響，探討了鋅鋁釬料出現(xiàn)脆化現(xiàn)象的機(jī)理，提出了改善脆化現(xiàn)象的措施，對(duì)ZnA1釬料的生產(chǎn)有一定的借鑒意義。采用金相觀察、掃描電子顯微鏡、能譜分析、X射線衍

4、射分析、拉伸試驗(yàn)、反復(fù)彎曲試驗(yàn)、硬度測(cè)試、濕熱試驗(yàn)以及浸泡試驗(yàn)等分析手段，研究ZnAll5釬料在放置過程中的組織變化及其對(duì)釬料力學(xué)性能的影響，進(jìn)一步分析均勻化處理、去應(yīng)力退火和穩(wěn)定化處理對(duì)ZnAll5釬料組織、力學(xué)性能和耐蝕性的影響。結(jié)果表明，ZnAll5釬料在長(zhǎng)期放置過程中出現(xiàn)脆化現(xiàn)象主要是由電化學(xué)腐蝕導(dǎo)致的。來(lái)源于拉拔過程中的殘余應(yīng)力和過飽和固溶體分解所產(chǎn)生的相變應(yīng)力會(huì)加速釬料的脆化，甚至導(dǎo)致應(yīng)力腐蝕開裂。另外，組織的均勻性對(duì)脆化也

5、有一定影響。釬料脆化后顯微硬度增大，彎曲次數(shù)大幅度降低。均勻化處理改善ZnAll5釬料組織的均勻性和穩(wěn)定性，從而提高釬料的綜合力學(xué)性能和耐蝕性。去應(yīng)力退火對(duì)釬料的組織影響不太明顯，但消除了釬料在冷拉過程中的殘余應(yīng)力，減輕應(yīng)力對(duì)腐蝕的促進(jìn)作用。穩(wěn)定化處理使ZnAll5釬料中過飽和11E相和吡相發(fā)生脫溶分解，增大釬料的顯微硬度和彎曲次數(shù)，減小抗拉強(qiáng)度。另外，穩(wěn)定化處理消除了拉拔過程的殘余應(yīng)力以及過飽和固溶體分解分解所產(chǎn)生的相變應(yīng)力對(duì)腐蝕的加