Al-Si-Cu-Y釬料連接SiCp-6063Al復合材料的工藝和機理研究.pdf

1、SiCp/Al復合材料因其密度小、比強度高、比剛度高、熱膨脹系數(shù)可調(diào)等優(yōu)點在電子封裝等領域擁有廣泛的應用前景。但是，受連接技術的制約，碳化硅顆粒增強鋁基復合材料的應用受到限制。釬焊因具有加熱溫度低，對母材中增強相影響小，焊接變形小等特點，而被應用于SiCp/Al復合材料的連接，但缺乏合適的釬料是SiCp/Al復合材料釬焊的主要難題。
　　本文以Al-Si-Cu釬料為基礎，通過調(diào)整釬料合金元素的含量，優(yōu)化釬料組分，系統(tǒng)研究了Si、C

2、u、Y元素對釬料顯微組織、熔化溫度、潤濕性、韌性的影響。研制了適用于 SiCp/6063Al復合材料和鍍鎳 SiCp/6063Al復合材料真空釬焊的Al-Si-Cu-Y釬料，并制定了合適的釬焊工藝。采用DSC測試了釬料熔化溫度，光學金相、SEM、EDS和XRD等手段分析釬料、釬焊接頭、剪切斷口的微觀組織。通過潤濕試驗研究了釬料的潤濕性能，采用韌性測試試驗測定了釬料的韌性，利用剪切試驗進行了釬焊接頭剪切強度的測試。主要研究結果如下：

3、>　　Al-8.5Si-25Cu釬料的固液相線溫度區(qū)間最小，潤濕性能最佳，韌性不高但能夠加工成箔狀。添加稀土 Y對Al-8.5Si-25Cu釬料的熔化溫度影響不大。Al-8.5Si-25Cu釬料的潤濕性能和韌性隨著 Y含量的增大先提高后下降。Al-8.5Si-25Cu-0.3Y釬料的潤濕性能最佳，易于加工成箔狀。
　　在相同釬焊工藝下，使用 Al-8.5Si-25Cu-0.3Y釬料釬焊后的接頭剪切強度最大，Y含量為0％和0.5%時

4、，釬焊接頭剪切強度較低，過量的Y會惡化接頭質(zhì)量。含量為0.3%的Y能夠顯著減小釬縫內(nèi)初晶Si的尺寸，改變Si的形貌，細化α(Al)相，改善θ(Al2Cu)的分布狀態(tài)。
　　使用 Al-8.5Si-25Cu-0.3Y釬料，隨著釬焊溫度的提高和保溫時間的延長，SiCp/6063Al復合材料釬焊接頭的剪切強度先提高后降低，在560℃，保溫10min時，達到最大值135.32MPa；鍍鎳 SiCp/6063Al復合材料釬焊接頭的剪切強度在

5、550℃下，保溫30min時，達到最大值121.34MPa，繼續(xù)提高釬焊溫度和延長保溫時間，接頭處的金屬間化合物層厚度增加，接頭剪切強度急劇下降。
　　在560℃，保溫10min時，釬料的Y含量不同，SiCp/6063Al復合材料釬焊接頭的斷裂路徑存在差異。Y含量為0%和0.5%時，接頭的斷裂形式是脆性斷裂。其中，Y含量為0.5%時，斷口存在較多的長片狀稀土化合物。Y含量為0.3%時，斷裂形式為混合斷裂。在550℃，保溫30min