Effect of Mixed Rare Earth Content on Wettability and Microstructure of Zn9.3Al7Cu Alloy Solder
摘 要
在Zn9.3Al7Cu合金钎料中添加了质量分数分别为0,0.1%,0.3%,0.5%的由镧粉和钕粉组成的混合稀土,研究了混合稀土含量对该合金钎料熔点、润湿性能、显微组织,以及对其钎焊铜/铝接头剪切强度的影响。结果表明:合金钎料的显微组织均由η(Zn)相、ε(CuZn5)相、β(ZnAl)共析相组成,混合稀土的添加使大树枝状的ε(CuZn5)相细化、分布变均匀;随着混合稀土含量的增加,合金钎料的熔点逐渐降低,润湿性能及其钎焊铜/铝接头的剪切强度均先增大后下降;当混合稀土质量分数为0.1%时,钎料在铜板和铝板上的铺展面积均达到最大,分别比未添加稀土的提高了20.4%和46.6%,其润湿铝板的界面变得连续,没有缺陷;合金钎料钎焊铜/铝接头的剪切强度也达到最大,为66.5 MPa,比未添加稀土的提高了32.5%。
Abstract
Mixed rare earth metals, which were composed of La powder and Nd powder, was added into Zn9.3Al7Cu alloy solder with mass fractions of 0, 0.1%,0.3%,0.5%, respectively. The effects of mixed rare earth content on the melting point, wettability, microstructure, and on the shear strength of Cu/Al solder joint were studied. The results show that the microstructures of the alloy solders consisted of η(Zn) phase, ε(CuZn5) phase, β(ZnAl) eutectoid phase. The addition of the mixed rare earth resulted in the refinement and evenly distribution of the large dendritic ε(CuZn5) phase. With increasing content of mixed rare earth, the melting points of the alloy solders decreased while the wettability of the solder and the shear strength of the Cu/Al solder joint first increased and then decreased. When the mass fraction of the mixed rare earth was 0.1%, the spread areas of the solder on Al and Cu plates reached the maximum values, which were 20.4% and 46.6% higher than those without rare earth, respectively; the interface between the wetted Al plate by the solder became continuous without defects; the shear strength of Cu/Al joint welded with the alloy solder reached the maximum value of 66.5 MPa, which was 32.5% higher than that without rare earth.
中图分类号 TG454 DOI 10.11973/jxgccl201710013
所属栏目 材料性能及应用
基金项目 河南省杰出青年基金资助项目(144100510002)
收稿日期 2016/12/20
修改稿日期 2017/8/22
网络出版日期
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备注顾天亮(1992-),男,河南周口人,硕士研究生
引用该论文: GU Tianliang,YAN Yanfu,ZHANG Shaoqi. Effect of Mixed Rare Earth Content on Wettability and Microstructure of Zn9.3Al7Cu Alloy Solder[J]. Materials for mechancial engineering, 2017, 41(10): 58~62
顾天亮,闫焉服,张绍棋. 混合稀土含量对Zn9.3Al7Cu合金钎料润湿性能及显微组织的影响[J]. 机械工程材料, 2017, 41(10): 58~62
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参考文献
【1】胡梦,徐小严,张乐福. 热处理对铸态镍铝青铜疲劳裂纹扩展速率的影响[J].机械工程材料,2016,40(10):79-84.
【2】贺睿, 李雷, 郭世敬, 等. 亚温淬火温度对45钢组织性能的影响[J].材料热处理技术,2010,39(2):142-145.
【3】卢爱凤.45钢热处理组织异常原因分析与控制[J].理化检验-物理分册,2012,48(11):766-770.
【4】DONAHUE R J,CLARK H M, ARANMO P,et al. Crack opening displacement and the rate of fatigue crack growth[J]. Fracture Mechanics, 1972, 8(2):209-219.
【5】PRIDDLE E K. High cycle fatigue crack propagation under random and constant amplitude loading[J]. Pressure Vessels and Piping, 1976,4:89-117.
【6】SCHWALBE K H. Some aspects of crack propagation under monotonic and cyclic loading[J].Engineering Fracture Mechanics, 1977, 9(3):547-556.
【7】陈篪.论裂纹扩展的判据[J].金属学报,1997,13(1):57-72.
【8】李雪峰,王雪芬.回火马氏体和回火索氏体辨析[J].热处理,2012,27(4):12-17.
【9】朱祖昌,许雯.钢的加热转变[J].热处理技术与装备,2011,32(1):57-63.
【10】曹志芬,王会,张敏. 回火温度与45钢亚温淬火强韧化的关系[J]. 金属热处理,2012,37(10):101-106.
【11】陈龙,蔡力勋.考虑裂尖疲劳损伤的材料疲劳裂纹扩展行为研究[J].机械工程学报,2012,48(20):51-57.
【12】严芳芳,李文星.利用铝合金疲劳裂纹扩展速率预测其断裂韧度[J].机械工程材料,2014,38(12):105-108.
【13】杨大鹏,范慧歆.Paris公式的修正[J].武汉理工大学学报(交通科学与工程版),2013,37(3):505-509.
【14】曲先强,马永亮,崔洪斌,等.Paris公式中材料参数的统计特性分析[C]//2008全国MTS断裂测试研讨会.成都:中国力学学会MTS材料试验专业委员会,2008:26-32.
【15】刘立名,段梦兰,柳春图.对裂纹扩展规律Paris公式物理本质的探讨[J].力学学报,2003,35(2):171-176.
【16】吕国志.对Paris疲劳扩展公式中指数n值的探讨[J].西北工业大学学报,1986,4(4):364-371.
【17】雷欣,聂祚仁,黄晖,等.织构对含铒铝合金疲劳裂纹扩展行为的影响[J].机械工程材料,2016,39(6):11-15.
【18】李向新,陈律,邓岚, 等.含Sc航空7075合金的疲劳裂纹萌生及扩展行为[J]. 金属热处理,2015,40(12):44-49.
【19】佘玲娟,郑子樵,钟警,等.6156铝合金疲劳裂纹的扩展速率[J].机械工程材料,2011,35(5):19-22.
【20】胡志忠,张平生. 珠光体组织疲劳裂纹扩展方式的观察[J]. 金属学报, 1983,19(2):142-150.
【2】贺睿, 李雷, 郭世敬, 等. 亚温淬火温度对45钢组织性能的影响[J].材料热处理技术,2010,39(2):142-145.
【3】卢爱凤.45钢热处理组织异常原因分析与控制[J].理化检验-物理分册,2012,48(11):766-770.
【4】DONAHUE R J,CLARK H M, ARANMO P,et al. Crack opening displacement and the rate of fatigue crack growth[J]. Fracture Mechanics, 1972, 8(2):209-219.
【5】PRIDDLE E K. High cycle fatigue crack propagation under random and constant amplitude loading[J]. Pressure Vessels and Piping, 1976,4:89-117.
【6】SCHWALBE K H. Some aspects of crack propagation under monotonic and cyclic loading[J].Engineering Fracture Mechanics, 1977, 9(3):547-556.
【7】陈篪.论裂纹扩展的判据[J].金属学报,1997,13(1):57-72.
【8】李雪峰,王雪芬.回火马氏体和回火索氏体辨析[J].热处理,2012,27(4):12-17.
【9】朱祖昌,许雯.钢的加热转变[J].热处理技术与装备,2011,32(1):57-63.
【10】曹志芬,王会,张敏. 回火温度与45钢亚温淬火强韧化的关系[J]. 金属热处理,2012,37(10):101-106.
【11】陈龙,蔡力勋.考虑裂尖疲劳损伤的材料疲劳裂纹扩展行为研究[J].机械工程学报,2012,48(20):51-57.
【12】严芳芳,李文星.利用铝合金疲劳裂纹扩展速率预测其断裂韧度[J].机械工程材料,2014,38(12):105-108.
【13】杨大鹏,范慧歆.Paris公式的修正[J].武汉理工大学学报(交通科学与工程版),2013,37(3):505-509.
【14】曲先强,马永亮,崔洪斌,等.Paris公式中材料参数的统计特性分析[C]//2008全国MTS断裂测试研讨会.成都:中国力学学会MTS材料试验专业委员会,2008:26-32.
【15】刘立名,段梦兰,柳春图.对裂纹扩展规律Paris公式物理本质的探讨[J].力学学报,2003,35(2):171-176.
【16】吕国志.对Paris疲劳扩展公式中指数n值的探讨[J].西北工业大学学报,1986,4(4):364-371.
【17】雷欣,聂祚仁,黄晖,等.织构对含铒铝合金疲劳裂纹扩展行为的影响[J].机械工程材料,2016,39(6):11-15.
【18】李向新,陈律,邓岚, 等.含Sc航空7075合金的疲劳裂纹萌生及扩展行为[J]. 金属热处理,2015,40(12):44-49.
【19】佘玲娟,郑子樵,钟警,等.6156铝合金疲劳裂纹的扩展速率[J].机械工程材料,2011,35(5):19-22.
【20】胡志忠,张平生. 珠光体组织疲劳裂纹扩展方式的观察[J]. 金属学报, 1983,19(2):142-150.
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