电子封装用Cu-MoCu-Cu(CPC)材料与Al_2O_3陶瓷钎焊及变形研究

利用AgCu钎料在N_2保护气钎焊氛围、合适的工艺参数下,探究具备高导热、高可靠、低膨胀系数的新型Cu-MoCu-Cu(CPC)多层复合材料与表面共烧W金属化层的Al_2O_3陶瓷的钎焊工艺及接头界面结构,以实现其在电子封装领域的应用。同时,通过在CPC与Al_2O_3陶瓷间增加可伐中间层,探究中间层对界面结构及构件变形的影响。研究表明,在800℃、保温5 min条件下,CPC与Al_2O_3陶瓷典型界面结构为Al_2O_3/W+Al_2O_3/(Cu,Ni)/Ag基固溶体+Cu基固溶体/Cu基固溶体/CPC。可伐中间层引入后,界面结构基本一致,但中间层两侧形成了Cu-Ni固溶体,仍保证了母材间的可靠冶金结合。可伐中间层的膨胀系数介于Al_2O_3与CPC之间,通过中间层逐层缓解残余应力,减小组件的焊后变形。相比于直接钎焊,钎焊组件的下底面翘曲变形缓解50%以上。     

新型磷化钴和硫化钴催化剂的制备及其在加氢精制反应中的活性（英文）

通过共沉淀法制备了60%Co/Al_2O_3催化剂,通过H_2还原、CS_2硫化或PPh_3磷化,得到了金属钴、Co_9S_8和磷化钴(Co_2P和CoP)等物相,它们的加氢精制(hydrodesulfurization,HDS)活性顺序为:CoP/Al_2O_3Co_2P/Al_2O_3Co_9S_8/Al_2O_3Co(金属)/Al_2O_3,其中CoP和Co_9S_8物相稳定,在HDS反应中不变,且两者的HDS活性较高,而CoP的活性显著高于Co_9S_8.Co_2P物相则在HDS反应中发生了变化,反应后的物相为CoP,Co_2P,Co_3S_4,其活性不及CoP,但高于Co_9S_8/Al_2O_3.若将Co(金属)/Al_2O_3直接用于加氢精制反应,则有Co_9S_8物相(9 nm)生成,其粒径大于预先硫化生成的Co_9S_8/Al_2O_3(5nm)催化剂,因此Co(金属)/Al_2O_3的HDS活性不及Co_9S_8/Al_2O_3.     

Ti6Al4V和Al2A12的扩散连接界面组织及力学性能

采用热等静压(HIP)工艺连接Al2A12和Ti6Al4V两种不同的航空航天用材料.利用扫描电镜、能谱仪和X射线衍射仪观察连接过渡区的微观组织和组成的演化,并测试其主要的力学性能.结果表明:采用热等静压制备这两种材料的界面连接好;Ti/Al反应层界面处形成了不同的金属间化合物,例如,Al3Ti、TiAl2和TiAl;连接接头处硬度为163HV,界面连接处剪切强度达到了23MPa,比只添加镀层而无中间层的连接强度提高了约17.9%,但低于带有中间层的连接强度.由于过烧和孔隙的形成使得断裂方式是脆性断裂.由此可知,在热等静压成形过程中异种材料的元素发生了相互扩散,在扩散连接处形成了不同的金属间化合物,这些金属间化合物影响连接处的力学性能.     

CmpTNPP(Zn)/Al_2O_3/TiO_2复合材料的制备及其可见光光催化活性

采用溶胶-凝胶法制备了5-(4-羧基亚甲氧基)苯基-10,15,20-三萘基卟啉合锌(Cmp TNPP(Zn))敏化Al_2O_3/Ti O_2得到了Cmp TNPP(Zn)/Al_2O_3/Ti O_2复合材料.实验中采用UV-Vis DRS、XRD、FT-IR、TG和SEM等手段对该复合材料进行表征.用亚甲基蓝(MB)溶液模拟废水,评价了该复合材料在可见光辐照下的光催化活性.结果表明,Cmp TNPP(Zn)和Al_2O_3的加入并未对Ti O_2的晶体结构产生影响.Cmp TNPP(Zn)的加入能有效地提高Al_2O_3/Ti O_2粉体对可见光的吸收,明显提高了该复合材料的光催化活性,亚甲基蓝的降解率在80 min内达到95.5%.并且发现Cmp TNPP(Zn)/Al_2O_3/Ti O_2催化材料重复使用5次后,仍然保持一定的降解效果.     

自蔓延高温合成Ti/Al_2O_3金属陶瓷复合材料的研究

本研究利用Al/TiO_2自蔓延高温反应直接一步合成了极细Ti/Al_2O_3金属陶瓷复合粉末和复合材料块。运用X光衍射和电镜扫描对制备的材料进行了物相组织结构分析。结果表明:用自蔓延高温合成法可以制备结构独特的极细Ti/Al_2O_3金属陶瓷复合粉末;制备的Ti/Al_2O_3金属陶瓷复合材料较致密、细小的Al_2O_3粒子分布均匀。最后用燃烧波前沿激冷淬火法结合差热分析对反应过程进行了分析探讨。     

Al_2O_3陶瓷颗粒对镍基合金涂层耐磨性能的影响

采用激光熔覆技术在Cr12MoV冷作模具钢上制备Al_2O_3陶瓷颗粒增强的镍基合金涂层,分别采用光学显微镜、扫描电子显微镜、X射线衍射仪、显微硬度计和摩擦磨损试验机研究了熔敷镍基合金涂层的横截面宏观形貌、显微组织、物相、显微硬度和耐磨性能.结果表明:当陶瓷颗粒的质量分数为15%时,镍基合金涂层中出现明显裂纹;当陶瓷颗粒的质量分数小于15%时,镍基合金涂层中金属与母材具有良好的冶金结合;镍基合金涂层的显微硬度与耐磨性具有相同的变化规律,即随着陶瓷颗粒质量分数的增加,显微硬度逐渐增大,耐磨性能逐渐增强,这是由于Al_2O_3陶瓷颗粒均匀分布在Cr元素形成的固溶体骨架附近的缘故.     

碳化硅及氧化铝陶瓷反应装甲附带损伤研究

对SiC和Al_2O_3陶瓷反应装甲的附带损伤效应进行了试验。试验结果表明,SiC陶瓷破片平均直径要小于Al_2O_3陶瓷破片的平均直径;Al_2O_3陶瓷破片所造成的冲塞穿孔密度最高可达SiC陶瓷破片穿孔密度的7.6倍。经计算,Al_2O_3飞板破片初速为927.81 m/s,SiC飞板破片初速879.59 m/s,Al_2O_3陶瓷破片的极限杀伤距离为10.06 m,SiC陶瓷破片为5.15 m。等效厚度的SiC反应装甲的附带损伤效应要低于Al_2O_3陶瓷反应装甲的附带损伤效应。     

强磁场对铝基复合材料中位错密度的作用机制

通过原位内生颗粒法制备Al_2O_3和Al_3Ti多相增强7055铝基复合材料,Al_2O_3颗粒粒度,处于纳米级;Al_3Ti颗粒粒度处于微米级,颗粒分散均匀,界面湿润性好。在常温下对铝基复合材料进行脉冲强磁场处理,使磁感应强度B控制在1,2,3,4和5 T,研究不同B下复合材料组织特征变化。研究结果表明:处理后试样的有效微应变和位错密度随磁感应强度的升高而增大。当B=5 T时,有效微应变和位错密度的增加趋势明显减缓,有趋近于饱和之势。位错密度的增加并不是磁压强和磁场力的作用,而是磁场诱发磁致塑性效应。磁场影响量子尺度电子和原子的运动,增强原子的扩散速率和位错间的相互作用,降低位错形核的动力学势垒,促进位错大量增殖。但随着微应变的增加,晶体内部的阻力不断增大,位错密度逐步趋于饱和。     

高比表面积Y掺杂Al2O3气凝胶制备及Y的 作用机制

以Al(NO_3)_3、Y(NO_3)_3的水合物为前驱体,结合溶胶-凝胶法和超临界干燥方式,制备Y掺杂Al_2O_3气凝胶。研究气凝胶经热处理后的比表面积、晶相、微观形貌及气凝胶中Y元素分布形式的变化规律,并分析Y对气凝胶热稳定性的作用机制。结果表明:制备的Y掺杂Al_2O_3气凝胶具有较高的初始比表面积(483 m~2/g),在高温下具有较高的比表面积保留(1 200℃处理后仍有80 m~2/g)。Y元素在Al_2O_3气凝胶中均匀分布,抑制了高温下Al~(3+)的扩散和重排,经1 200～1 300℃热处理后,Y元素由均匀分布转变为非均匀分布,在Al_2O_3颗粒表面生成Y和Al的化合物,能够进一步减少颗粒间的颈部接触,抑制烧结和相变。经1 300℃热处理后,由于Y和Al的化合物本身比表面积较低,气凝胶总的比表面积发生显著下降。     

热轧不锈钢复合板界面组织与拉伸断裂的研究

本文借助SEM、EDS和EPMA等分析了热轧不锈钢复合板界面组织及拉伸断口特征,结果表明:复合板结合界面存在元素扩散现象,不同元素扩散距离不同从而导致形成特殊带状组织;无Ni结合界面的拉伸断口呈沿晶断裂特征;含Ni结合界面因元素扩散受到抑制,拉伸断口呈韧性断裂特征,其界面抗剪强度相比无Ni结合界面虽有所下降,但仍远大于国标要求的210 MPa。拉伸断裂过程动态抓拍结果显示:复合板结合界面先发生曲折开裂,随后基层与复层发生不同步断裂。     

Al2O3陶瓷表面二元离子复合渗镀Ni-Ti合金化研究

运用多元离子复合渗镀合金的方法,采用自制的二元复合靶对Al2O3陶瓷表面进行Ni-Ti复合渗镀,实现了Al2O3陶瓷表面的合金化。采用EDS,SEM,XRD分析方法和声发射划痕试验对Al2O3陶瓷表面的沉积层进行了分析,研究了沉积层成分、物相以及界面结合强度。结果表明,沉积层中含有镍、钛、铁等元素,各元素分布较为均匀,没有明显的成分聚集现象;沉积层由镍钛的氧化物Ni[TiO3]、镍钛化合物Ni4Ti3、镍单相组成。沉积层与Al2O3陶瓷基体界面成分过渡连续,没有显著的微观和宏观缺陷;声发射划痕实验结果表明,沉积层与陶瓷基体结合得较好,在100N的最大载荷下,沉积层没有出现剥离和崩落现象。这一方法为Al2O3陶瓷表面合金化提供了新的途径。     

Reinforcing effect of laminate structure on the fracture toughness of Al_3Ti intermetallic

Metal/intermetallic laminate composites can improve the mechanical properties of intermetallic materials using metal layers. In recent years, titanium aluminide intermetallics have received increasing attention due to their excellent performance properties, such as high melting point, high specific strength and stiffness, and good corrosion resistance. However, the low fracture toughness of Al_3Ti alloys at room temperature has greatly limited their application, and fiber or particle reinforcement has not shown a significant toughening effect. Research into the reinforcing effects of the interface and near-interface zone on the fracture behavior of Al_3Ti is lacking. Ti/Al_3Ti metal/intermetallic laminate composite was synthesized from titanium and aluminum foils using vacuum hot-pressed sintering technology. The microstructure of the prepared material was analyzed by scanning electron microscope and electron backscattered diffraction. Results illustrate that both Ti and Al_3Ti were single-phase and there was a noticeable stress concentration on the interface. To obtain indentation and cracks, loads were applied to different locations of the composite by a microhardness tester. The growth path of the cracks was then observed under microscope, showing that crack propagation was prevented by the interface between the Ti and Al_3Ti layers, and the cracks that propagated parallel to the laminate shifted to the interface. Fracture toughness of the different areas, including Al_3Ti layers, interface, and near-interface zone, were measured by the indentation fracture method. The fracture toughness at and near the interface was 1.7 and 2 times that of the Al_3Ti layers, respectively. Results indicate that crack blunting and crack front convolution by the laminate structure was primarily responsible for increased toughness.     

Mg/Al异种材料瞬间液相过冷连接工艺研究

采用瞬间液相过冷连接工艺对AZ31镁合金和5083铝合金进行连接实验,研究保温扩散时间t2对焊缝微观组织及力学性能的影响。利用SEM,EDS,XRD和微观硬度计对接头剖面的微观组织和力学性能进行表征;在拉伸试验机上测试接头拉伸强度,利用SEM对断口形貌进行分析。研究结果表明:采用瞬间液相过冷连接工艺可以实现Mg/Al异种材料的有效连接;随着保温扩散时间t2的增加,接头的抗拉强度随之提高,当t2=30 min时,接头抗拉强度最高达到20.5 MPa;拉伸断口形貌具有明显的脆性断裂的特征,铝合金侧主要有解理面和撕裂棱组成,而镁合金侧属于典型的沿晶断裂形貌;在接头处形成MgAl,Mg2Al3,Mg0.44Al0.56和Mg17Al12金属间化合物,结合界面的微观维氏硬度最高达320。     

表面纳米化0Cr18Ni9Ti/TA17加镍中间层扩散连接

采用高能喷丸(HESP)对TA17钛合金与0Cr18Ni9Ti不锈钢棒材端面表面进行自纳米化(SSNC)处理;采用镍箔作为中间层,在不同温度(800～875℃)下对处理后的钛合金／不锈钢进行脉冲加压扩散连接(PPDB).对接头剖面组织进行金相观察;在拉伸试验机上测试接头拉伸强度,对断面进行SEM,EDS和XRD结构物相分析.研究结果表明:在850℃时接头拉伸强度达到最高,为322.8 MPa;连接后接头界面处纳米晶粒没有完全长大,存在细晶粒区;镍箔有效地阻止了Fe-Ti脆性金属间化合物的形成,在接头处形成β-Ti,(Fe,Ni)固溶体和Ti-Ni金属间化合物(Ti2Ni,TiNi,TiNi3);断裂发生在Ni层与Ti-Ni金属间化合物界面处.     

SiC/Ti(C,N)/Al2O3陶瓷复合材料的抗热震性能设计及其切削应用

抗热震性能是结构陶瓷材料的重要性能之一．以抗热震断裂参数表征材料的抗热震性能，采用理论与实验相结合的方法，建立了基于抗热震性能的陶瓷复合材料的组分设计模型，并采用计算机辅助优化设计技术求得材料的最优组分．结果表明：当Ti（C，N）和SiC的体积含量分别为10．4％和27．1％时，该材料具有最高的抗热震性能，比纯氧化铝陶瓷提高约55％．在此基础上，利用热压技术制得一种SiC／Ti（C，N）／Al2O3复合陶瓷材料．将该材料制成切削刀具，并在切削实验中通过设计切削条件使得刀具主要承受热载荷和热应力的作用，从而发生热）中击破损．实验发现，SiC／Ti（C，N）／Al2O3复合陶瓷刀具切削淬火钢时的抗热）中击破损性能较纯Al2O3陶瓷提高约62-68％，与抗热震性能设计的理论预测基本吻合．这表明，该设计方法是可行的．     

陶瓷刀具硬态车削铁基烧结合金的磨损性能

通过对Al2O3／(W，Ti)C陶瓷刀具硬态车削铁基烧结合全的试验研究，分析了刀具的磨损特性及机理，探讨了切削参数、材料特性对刀具磨损的影响．结果表明：Al2O3基陶瓷刀具是硬态车削铁基烧结合金的一种较理想的刀具材料，其主要磨损机制为伴随有微崩刃和剥落的磨粒磨损和粘附磨损；当切削速度过高时，刀具的破损为主要失效形式．     

稀土金属氧化物对Pd/Al2O3催化剂上Pd的分布和蒽醌氢化活性影响

分别以稀土金属硝酸盐和Na2PdCl4水溶液浸渍条形Al2O3,制备了系列用于蒽醌法生产过氧化氢的Pd-RE·Al2O3催化剂.考察了稀土金属氧化物(La2O3,Pr2O3,Nd2O3,Sm2O3)对催化剂上Pd的分布和活性的影响.使用电子探针显微分析(EPMA),H2-O2滴定,N2物理吸附等方法对催化剂进行表征.结果表明,加入适量稀土氧化物,能增加催化剂BET表面积,减小催化剂的Pd层厚度,增加催化剂表面Pd浓度,提高Pd金属分散度,因而提高了催化剂的氢化活性,其影响顺序是:La2O3>Nd2O3>Pr2O3>Sm2O3.     

SiCp/Al MMCs等离子弧原位焊接接头组织与性能

通过填充Ti,N元素对SiCp／Al基复合材料（SiCp／Al MMCs）进行等离子弧原位焊接,分析了焊缝的组织和力学性能．以氩、氮混合气体为离子气,0．8mm厚钛片作为原位合金化材料进行原位焊接,不仅抑制了脆性相的形成,而且在焊缝中形成了TiN,TiC等新的增强相,保证了焊接接头的性能．力学性能试验结果表明,不加填充材料焊接时,试样拉伸强度仅为母材强度的31．24％;进行原位焊接时,试样强度达到母材强度的50．89％．断口主要表现为混合型脆性断口．     

Ti/Al2O3梯度材料的结构设计与制备

摘要：选择Ti／Al2O3体系的梯度功能材料,利用有限元软件分析制备过程中产生的残余热应力后,得到最佳组成分布指数P=0．80,按照此设计结果利用热压烧结工艺制备出结构致密、形貌完整的Ti／Al2O3梯度功能材料,并对其进行了显微组织结构分析。