Ag-Cu钎焊透氧膜不锈钢支撑体侧的界面润湿及反应机理

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原位合成高强度ZnAgCu钎料

ｍ ∽ 陋
卢方焱，薛松柏，张亮，等．Ａｇ—Ｃｕ—Ｚｎ系钎料的研究现
１Ｉ
状及发展趋势［Ｊ］．焊接，２００８（１０）：１３－１９．卢方焱，薛松柏，张亮，等．微量Ｉｎ对ＡｇＣｕＺｎ钎料组织和性能的影响［Ｊ］．焊接学报，２００８，２９（１２）：８５—８８．鲍丽，龙伟民，张冠星，等．微量Ｃａ元素对ＡｇＣｕＺｎ钎料性能的影响［Ｊ］．焊接学报，２０１２，３３（１２）：５７—６０．
以下因素可能对钎缝的形成有影响：①内外层厚
度比例：可直接决定钎缝主体的成分和性能，实际应用中可以通过控制内外层合金厚度比而控制钎缝成分；
ｍ］
Ｃａｏ
Ｊ，Ｚｈａｎｇ
ｏｎ
Ｌ
Ｘ，Ｗａｎｇ
Ｈａｎｄ
Ｑ，ｅｔ
ａ１．Ｅｆｆｅｃｔｏｆ
ｏｆ
ｓｉｌｖｅｒ
ｃｏｎｔｅｎｔ
ｍｉｃｒｏｓｔｒｕｃｔｕｒｅ
ｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓ
ａ１．Ｅｆｆｅｃｔｓ
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ｃｏｎｔｅｎｔ
ｔｈｅ
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ｇｒｏｗｔｈ
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Ａｇ－Ｃｕ—Ｚｎ
Ａｌｌｏｙｓ［Ｊ］．Ｒａｒｅ
ＭｅｔａｌＭａｔｅｒｉａｌｓ
ａｎｄＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，２０１４，４３（１）：５７—６０．
ｐ］
卢方焱，薛松柏，赖忠民，等．镓பைடு நூலகம்ＡｇＣｕＺｎ钎料组织和性能的影响『Ｊ］．焊接学报，２００９，３０（１）：５５—５９．
究工作．已发表学术论史２００余篇
万方数据
原位合成高强度ZnAgCu钎料研究
作者：作者单位：刊名：英文刊名：年，卷(期)：龙伟民，张冠星，张青科，何鹏龙伟民,张冠星,张青科(郑州机械研究所新型钎焊材料与技术国家重点实验室 450001)，何鹏(哈尔滨工业大学现代焊接与连接国家重点实验室 150001) 焊接 Welding & Joining 2015(7)

石墨烯纳米片对AgCuTi钎料熔点与润湿性的影响

摘要：采用球磨法在 AgCuTi 钎料中添加不同质量分数的石墨烯纳米片 (GNSs) 制备出复合钎料，利用差示扫描量
热仪 (DSC)，SEM 以及 XRD 等方法研究了微量的石墨烯纳米片对 AgCuTi 钎料微观形貌、熔点以及在蓝宝石表面润
湿性的影响. 结果表明，球磨法对 GNSs-AgCuTi 复合钎料的物相没有影响，石墨烯均匀地分散在 AgCuTi 颗粒周围；
算铺展面积的大小以及利用电子背散射衍射分析润湿界面组织.
2 结果与讨论
2.1 GNSs-AgCuTi 复合钎料微观形貌图 2 为复合钎料的微观形貌. 从图 2a 可以看
到大量的 AgCuTi 粉末，粉末颗粒主要呈球形，具有光滑的表面，平均直径约为 10 μm；图 2b 为 0.1% GNSs-AgCuTi 复合钎料，与 AgCuTi 钎料相比，球形粉末已经变得不规则，出现了片层状、椭圆状、长条状的颗粒，其表面呈现出粗糙、褶皱的形态，直径没有发生较大的变化，在钎料颗粒的周围能够看到少许透明的物质；图 2c 与图 2b 相比，石墨烯的含量有所增加，透明物质的数量也有所增加，较为均匀的分散在钎料颗粒的周围；图 2d 可以看到更多的透明物质，更为广泛的分散在钎料的四周. 从图 2b、图 2c、图 2d 中观察到的粉末颗粒均不规则，可以归功于在球磨时钎料粉末之间的挤压以及钎料粉末与磨球之间的碰撞导致的.
收稿日期：2018 − 10 − 07 基金项目：西南石油大学大学生课外开放性实验重点项目 (KSZ17138)
了 Ni 包覆石墨烯增强新型 Sn-Ag-Cu 无铅钎料的组织与性能，结果表明随着 Ni-GNSs 量的增加，复合钎料的润湿性得到改善. 因此，研究采用了球磨法制备 GNSs-AgCuTi 复合钎料，并对钎料的微观形貌、熔点、润湿性进行了表征，并分析了复合钎料在蓝宝石衬底上的界面反应.

原位反应合成AgCuO复合材料累计塑性变形的组织分析

原位反应合成AgCuO复合材料累计塑性变形的组织分析
角坤;周江猛;胡安亚;周晓龙
【期刊名称】《电工材料》
【年(卷),期】2018(0)2
【摘要】采用原位反应合成法制备CuO质量分数为10%的AgCuO复合材料。

通过金相分析、XRD、SEM等测试分析了不同拉拔直径下Ag CuO复合材料纵截面的组织。

结果表明:在AgCuO复合材料的纵截面上,CuO组织由颗粒和纤维状两种形态组成,纤维状CuO组织沿着变形方向分布,且CuO在银基中的弥散化程度随着变形量的增加更均匀。

【总页数】4页(P3-6)
【关键词】原位;反应合成;AgCuO;复合材料;塑性变形
【作者】角坤;周江猛;胡安亚;周晓龙
【作者单位】昆明理工大学材料科学与工程学院;昆明理工大学稀贵及有色金属先进材料教育部重点实验室云南省新材料制备与加工重点实验室
【正文语种】中文
【中图分类】TM503.5
【相关文献】
1.原位反应合成(TiB2-Al2O3)/NiAl复合材料的微观组织 [J], 曹丽丽;崔洪芝;吴杰;汤华杰
2.TiB2含量对原位反应合成TiB2/B4C复合材料的组织结构和力学性能的影响 [J],
王玉金;彭华新;叶枫;周玉
3.反应合成AgCuO复合材料中CuO的长大动力学分析 [J], 周晓龙;曹建春;陈敬超;黎敬涛;于杰;张昆华;杜焰;吴大平
4.原位合成TiB_2/6351复合材料高温塑性变形行为的加工图 [J], 郭胜利;李德富;陈东;王浩伟
5.反应合成制备AgSnO_2与AgCuO复合材料的组织对比 [J], 周晓龙;曹建春;陈敬超;杜焰;张昆华
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处理气氛对Ag-Cu钎料与透氧膜陶瓷反应界面的影响

的影响。
础研究还是大规模工业化应用，氧膜与其支撑体之透间的高温封接都尤为重要。
目前，透氧膜与其支撑体之间的封接通常采用两
种方式：缩密封和金属钎焊密封 ¨ ］压缩密封常采压６。
丝
种
２１年Ｉ４卷０第１期（）０１
处理气氛对ＡｇＣ — ｕ钎料与透氧膜陶瓷反应界面的影响
王方，玉文，张丁伟中，鲁雄刚
（上海大学上海市现代冶金及材料制备重点试验室，海２０７）上００２
摘要：采用ＡｇＣ — ｕ钎料用于透氧膜与不锈钢支撑
体之间的封接，究了处理气氛对ＡｇＣｕ钎料与透氧研 — 膜陶瓷反应界面的影响。结果显示，接后ＡｇＣ封 — ｕ钎
２实验
２１实验材料的制备．
和透氧膜管之间进行密封，焊时的升温速度为钎６ ℃／ｉ，焊温度为９０，后以６ ℃／ｎ冷却０ｒｎ钎ａ８℃ 然Ｏｍｉ到９０Ｃ，０之后以２ ℃／ｉ至室温。将封接后的试ｏＯｒｎ降ａ样在８０的Ａ气中以及在８００℃ ｒ０ ℃的Ａｒ１Ｏ气＋０。中分别处理ｌＯ，察不同处理气氛对封接界面结构Ｏｈ观
的研究热点之一『］１。无论是对透氧膜进行实验室基

钎焊热轧复合工艺制备不锈钢碳钢复合板

第２８卷第５期焊接学报ｖ０１．２８Ｎｏ．５２００７年５月ＴＲＡＮＳＡＣｒⅡＯＮＳ０ＦＴＨＥＣＨＩＮＡＷＥＩＪ）ＩＮＧＩＮＳｒ唧兀１０ＮＭａｙ２００７钎焊一热轧复合工艺制备不锈钢／碳钢复合板祖国胤．，于九明，温景林（东北大学材料与冶金学院，沈阳１１０００４）摘要：针对不锈钢／碳钢复合板爆炸一轧制复合工艺存在的主要问题，提出了钎焊一热轧制备新技术，研究了主要工艺参数对钎焊复合板结合强度的影响，分析了钎焊复合板热轧的结合机理，测试了复合板的主要力学性能。

结果表明，采用自制的银基钎料可以实现不锈钢／碳钢有效的钎焊结合，理想的钎焊工艺参数为：钎焊温度７５５～７７０℃，钎焊时间２．５—３ＩＩｌｉｎ。

热轧过程中钎料层表现出了良好的塑性，压下率为４０％时，轧后钎料层未出现断裂、分层。

轧制中钎料层同基体形成的金属键显著提高了不锈钢／钎料界面的结合强度，热轧复合板的抗剪强度达到了３４２．６Ⅺｈ。

关键词：不锈钢，碳钢复合板；钎焊；钎料；热轧；压下率中图分类号：１＿Ｇ４５４文献标识码：Ａ文章编号：０２５３—３６０ｘ（２０ｃｒ７）０５—０２５—０４租斟胤Ｏ序言随着建筑、电力、汽车、船舶等工业的迅速发展，不锈钢，碳钢复合板的使用范围不断扩大，需求量日益增加［１’２］。

目前，国内不锈钢／碳钢复合板的生产多采用爆炸一轧制复合工艺，存在着工艺流程长，工作环境差、界面平直度较差等问题，且产品规格集中为中厚板［３］。

因此，开发出一种适合于现代化工业生产的高性能不锈钢／碳钢复合薄板制备技术，具有重要的理论价值和应用价值。

钎焊作为一种异种材料的有效连接方法，已经在很多领域得到广泛应用。

目前，对不锈钢／钛合金、不锈钢／铜以及不锈钢／陶瓷等的钎焊接合工艺及理论的研究已取得了良好的成果１４’５Ｊ。

碳钢的化学性质较为稳定，熔点较高，对常用的硬钎料润湿性良好，是一种比较适合钎焊连接的材料。

因此，试验尝试通过钎焊的方法实现不锈钢与碳钢间的初结合，之后将钎焊复合板进行热轧，以获得界面结合强度高，产品质量优的高性能不锈钢／碳钢复合板。

纯铜钎料用于透氧膜陶瓷与不锈钢支撑体之间的封接

中图分类号：Ｔ３Ｂ４文章编号：０１９３（００Ｏ —５００１０－７１２１）９１４ —３
２实验
２１实验材料的制备．
按照ＢＣ。ｅｌＮｂｌａ（ＣＮ０）料的化学ａｏＩＦ０１＿ＢＦ７２０ａＯ材
胀系数，氧膜试样的升温速度为２ｒｉ；铜与透 ℃／ｎ纯ａ
３０１Ｓ不锈钢的升温速度为５ｍｉ。 ℃／ｎ
２３封接及透氧实验．
封接试验是将透氧膜管置于３０１Ｓ不锈钢支撑体
１０ ℃ 范围内，者的热膨胀系数比较接近。封接后００三
择热膨胀系数与透氧膜陶瓷和支撑体相匹配的金属钎料，氧膜与金属基钎料连接接头，透除保证气密性达到
所需的要求外，要求在高温长时问工作下具有优异还的高温化学稳定性口 ¨。由于纯铜的热膨胀系数高，接 Fra bibliotek助材
料
２１年第９４）００期（１卷
纯铜钎料用于透氧膜陶瓷与不锈钢支撑体之间的封接
王方，玉文，张鲁雄刚，伟中丁
（海大学，上上海市现代冶金及材料制备重点试验室，海２０７）上００２
１引言
致密的混合导体透氧膜陶瓷在高温纯氧制备、膜反应器和燃料电池等领域具有广阔的应用前景Ｌ］１。。

冷压焊界面结合机理与结合强度研究现状

冷压焊界面结合机理与结合强度研究现状
王艳松;李文亚;杨夏炜;付颖
【期刊名称】《材料工程》
【年(卷),期】2016(044)004
【摘要】固相焊接因其突出的技术优势在先进金属结构材料焊接中获得越来越多的应用.冷压焊作为一种特殊固相焊接方法,其界面结合机理和结合强度预测是长期以来困扰研究者的两大难题.本文综述了冷压焊界面结合机理理论研究现状,重点讨论了冷压焊接头界面结合强度影响因素及其预测模型,并指出了今后冷压焊界面结合机理需综合考虑扩散、再结晶、位错等因素,同时结合强度预测模型应考虑变形程度、变形速率、变形温度等方面.
【总页数】12页(P119-130)
【作者】王艳松;李文亚;杨夏炜;付颖
【作者单位】西北工业大学凝固技术国家重点实验室,西安 710072;西北工业大学凝固技术国家重点实验室,西安 710072;西北工业大学凝固技术国家重点实验室,西安 710072;西北工业大学凝固技术国家重点实验室,西安 710072
【正文语种】中文
【中图分类】TG44
【相关文献】
1.双金属冷压焊固相结合强度的分析和计算 [J], 陈翠欣;韩文祥;林成新
2.双金属冷压焊固相结合强度的分析和计算 [J], 陈翠欣;韩文祥;林成新
3.Ag—Ni、Ag—Cu冷压焊界面结合强度的研究 [J], 李岩;张雁
4.金属冷压焊界面结合机理探讨 [J], 李云涛;杜则裕;马成勇
5.金属冷压焊结合机理的试验研究 [J], 亢世江;吕玉申;陆军芳
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Ag-Cu钎料与双相陶瓷透氧膜的润湿和界面反应研究

Ag-Cu钎料与双相陶瓷透氧膜的润湿和界面反应研究张莉莉;李可;于称称;张玉文;吴成章;丁伟中【摘要】用座滴法测试Ag-Cu合金钎料对Ce0.8Gd0.2O2-δ-NdBaCo2O5+δ(CGO-NBCO)双相透氧膜的润湿性,利用SEM-EDS分析润湿和界面反应机理.结果表明:空气条件下Ag-Cu合金与CGO-NBCO间的润湿遵从界面反应润湿机制.随着Cu含量的增加,Ag-Cu合金对透氧膜润湿性能提高,Cu含量为6.6mol％/～ 15.8mol％时,润湿角在35°～20°左右.在润湿界面处出现Cu氧化物的富集,并且在透氧膜侧生成一层由Cu氧化物和CGO-NBCO双相透氧膜反应产生的Ba-Cu-O、Co-Cu-O和Nd-Ce-Cu-O等复杂氧化物相构成的产物层,新的界面反应层的生成有利于Ag基合金钎料的润湿,改善了钎料的润湿性能.【期刊名称】《无机材料学报》【年(卷),期】2016(031)006【总页数】6页(P607-612)【关键词】Ag-Cu合金;CGO-NBCO双相透氧膜;润湿;界面反应【作者】张莉莉;李可;于称称;张玉文;吴成章;丁伟中【作者单位】上海大学省部共建高品质特殊钢冶金与制备国家重点实验室,上海200072;上海大学省部共建高品质特殊钢冶金与制备国家重点实验室,上海200072;上海大学省部共建高品质特殊钢冶金与制备国家重点实验室,上海200072;上海大学省部共建高品质特殊钢冶金与制备国家重点实验室,上海200072;上海大学省部共建高品质特殊钢冶金与制备国家重点实验室,上海200072;上海大学省部共建高品质特殊钢冶金与制备国家重点实验室,上海200072【正文语种】中文【中图分类】TQ174富氧燃烧技术采用O2/CO2作为化石燃料的助燃剂, 可以消除空气助燃带来的氮化物污染和氮气分离等问题, 产生高浓度的CO2便于后续的捕捉与封存, 具有操作便利和高效率特点, 是一种有潜力地解决CO2温室效应的技术。

钢电弧钎焊界面现象及行为

第19卷第4期2005年08月!华!东!船!舶!工!业!学!院!学!报自然科学版Jour nal of East Chi na Shi p buil di n g Instit ute Nat ural S ci ence Editi on!Vo1L19No L4Au g.2005文章编号!1006-1088"2005#04-0077-05铝／钢电弧钎焊界面现象及行为于治水1!李瑞峰2!祁!凯2!周方明21.上海工程技术大学材料工程学院上海2003362.江苏科技大学材料科学与工程学院江苏镇江212003摘!要!主要研究在T I G电弧加热条件下不同焊接参数对A l-S i钎料在钢上的润湿过程中的铺展行为A l-S i钎料与母材@235钢的界面冶金行为的影响通过SE M EDAX以及热力学方法分析了钎焊接头组织及钎缝的成分分布研究发现在电弧钎焊条件下铝钢界面上容易形成富铝的金属间化合物Fe2A l5并且随着燃弧时间的增加Fe2A l5会和A l继续反应生成Fe A l和Fe A l3另外2种铁铝金属间化合物通过本研究可为铝钢连接提供理论基础也可为铝钢制品的轻量化研究提供技术借鉴关键词!铝钢电弧钎焊界面行为中图分类号!TG454文献标识码!AInterf aci al behavi or of A l u m i nu m S teel Arc brazi n gYU Zhi-s hui1LI rui-f en g2@I kai2Z POU Fan g-m in g21.Coll e g e of M at eri als En g.Shan g hai Uni versit y of En g i neeri n g S ci ence Shan g hai200336Chi na2.S chool of M at eri als S ci ence and En g.Ji an g su Uni versit y of S ci ence and T echnol o gy Zhen i an g Ji an g su212003Chi naAbstract The s p readi n g behavi or of A l-S i fill er m et al on@235st eel and i nt erf aci al m et all ur gy be-havi or at diff erent brazi n g p ara m et ers are st udi ed under T I G arc heati n g conditi ons.The oi nt str uc-t ure and el e m ent di stri buti on at brazi n g sea m are al so st udi ed b y SE M EDAX and t her mod y na m i cs m easures.It can be seen t hat t he A l ri ch i nt er m et alli c co m p ound W ill f or m easil y at t he A l@235i n-t erf ace.W it h t he arci n g ti m e evol vi n g t he Fe2A l5co m p ound W ill react W it h A l at o m s t hen i nt er m e-t alli c co m p ound Fe A l and Fe A l3are f or m ed at t he i nt erf ace.research Wor k i s val uabl e i n t he oi ni n g of al u m i nu m and st eel.Ke y words al u m i nu m st eel arc brazi n g i nt erf aci al behavi or0!引!言汽车用铝合金和钢的混合结构轻量化可提高燃料的有效使用并控制空气污染因此钢和铝合金的连接受到重视1但是由于铁和铝的熔点存在较大的差异铝是933K铁是1811K且在铝上铁几乎是零固溶的易产生脆性的金属间化合物如Fe A l3和Fe2A l5等因此熔焊的铁铝会由于产生严重的裂纹而在使用中损坏在国内第一汽车集团公司在90年代初即开展了电弧钎焊工艺的研究2并很快用于轻型车油漆线制造等生产中奥迪A6上海别克已使用M I G钎焊方法焊接镀锌钢板上海大众帕萨特在2000年已大量采用了该工艺广州本田东风汽车集团的富康及毕加索也将采用这种钎焊收稿日期!2004-10-26作者简介!于治水1960-男山东青岛人上海工程技术大学教授方法O 德国\美国\英国\日本\瑞士\荷兰\意大利等国的汽车工业的部件制造及电器制造上9已经采用了这种方法9并认为该工艺在薄板焊接中具有广泛的应用前途O 然而9目前在国内还未见电弧钎焊铝/钢研究的有关报道O 因此9文中采用T I G 电弧钎焊A l -S i 钎料和@235钢9研究A l -S i 钎料在钢上的铺展行为9界面冶金反应及其产物9为铝/钢制品的连接及铝/钢制品的轻量化提供技术借鉴O1!试验方法及设备试验材料C 试验钢板为@235钢板9其规格尺寸为40mm >40mm >2mm O 选用A l -S i 作为钎料9质量为100m g O 所用钎剂为含量不少于98%的氟锆酸钾O 试验设备C T I G 焊机(FK-2600)\光学金相显微镜(MM -6)\电子探针(J XM -840A )+能谱仪(PHOEN I X-60s )O 焊接参数C 采用T I G 电弧加热放置在@235钢板上的A l -S i 钎料使其熔化润湿铺展O 电流I 为60～100A 9燃弧时间I 为1～5s 9弧长L arc 为6mm 9氩气流量都为15L /m i n 9其纯度为99L 999%O 界面组织观察分析C 将焊好的试件沿钎缝横截面锯开9保留其钎缝界面9制成规格为10mm>10mm 的试样O 经过一系列型号的金相砂纸进行研磨9后抛光O 采用3%～5%硝酸酒精\HF 酸溶液腐蚀剂腐蚀试样O 然后在扫描电镜及能谱仪上进行SE M /EDAX 以及X 射线相结构分析O2!试验结果及分析2.1!燃弧电流60A 时的接头组织形貌图1为焊接电流60A 时的钎焊接头微观组织形貌O 从图1a )中可以看出9@235钢与A l -S i 钎料间存在一道比较光滑的反应扩散区域9并以齿状向铝内部生长O 在钢侧为一团团连接着的棉絮状组织O 图1b )为图1a )局部放大的钎缝形貌照片9从中可以看出在靠近界面的铝侧有灰色岛状组织9远离界面处存在被白色包围的针状组织Oa )接头处微观组织b )局部放大的焊缝处的微观组织图1!60A 地钎焊接头微观组织F i g .1!M icrostruct ure of brazi n g o i nt W it h arci n g current of 60A2.2!燃弧电流80A 时的接头组织形貌图2是燃弧电流80A \燃弧时间I arci n g 变化时的钎焊接头微观组织O 当燃弧时间为1s 时9如图2a )9在靠近界面的铝侧布满粗大的柱状晶9而且越靠近界面9柱状晶越细越密9远离界面的地方则弥散分布着黑色的细小组织O 铝侧的界面上长满了钉刺9并深入到铝侧9说明界面在向铝侧生长O 而且靠着钢侧的界面上布满了黑色的芽状物9并向界面内部生长9而界面与钢之间存在一条细长的白色带9钢侧则是淡灰色的团状物O 当燃弧时间为2s 时9如图2b )9可以明显的看到9界面与钢间白带区域的宽度增大9铝侧呈深灰色9且较为平整O 靠着铝侧的界面则色泽较淡些9再往界面内则布满了灰白色的纹路O 并且在白带和钢间有一道深色的粗线条相隔9钢侧的芽状物向这条粗线生长O 当燃弧时间为3s 时9如图2c )9此时可以明显看到一条裂纹9并存在有气孔9这是由于铁和铝的热膨胀系数相差几乎为2倍(@235钢为12L 0>10-6K -19铝为87华东船舶工业学院学报(自然科学版)2005年23L 8>10-6K -1)9在冷却时冷却速度过快造成的9也和试验过程中在界面形成多种脆性的金属间化合物等因素有关O 在界面及靠近界面的铝上布满白絮状组织9将图进一步放大后可以看出9在靠着裂纹的界面上长满小芽9并向界面内生长9而界面内则是些被白絮状组织包围的淡灰色不规则组织O 当燃弧时间为4s 时9如图2d )9铝侧分布着粗大的柱状晶9越靠近界面9柱状晶越细越密O 界面被分为2层I 靠着铝侧的深灰色界面层和靠着钢侧的淡灰色界面层O 淡灰色的界面正以芽状向深灰色界面生长9而深灰色界面与铝的界面线则几乎为直线9进一步放大后可以看出也正以山峰状向铝侧生长Oa )I arci n g 1sb )I arci n g 2sc )I arci n g 3sd )I arci n g 4s图2!80A 时燃弧时间I arcti n g 在4s 内的接头微观组织F i g .2!M icrostruct ure of o i nt W it h arci n g ti m e of 4s and current of 80A2.3!燃弧电流100A 时的接头组织形貌图3为燃弧电流100A 时电弧钎焊接头的微观组织O 可以明显看出此时铝钢界面已分为明显的2层9且在靠近铝侧的一层有白色牙状组织向铝侧内部生长Oa )M icrostr uct ure of o i ntb )M icrostr uc y t ure of sea m and near b y图3!100A 时钎焊接头微观组织F i g .3!M icrostruct ure of brazi n g o i nt W it h arci n g current of 100A表1!界面EDAX 点成分分析结果T ab .1!EDAX s p ot co m p ositi on anal y sis of i nterf ace被测位置1/%A 1S i F e A69.33.5827.12 76.023.0620.92D 30.121.568.38E 48.494.7346.77F51.177.9140.922.4!界面EDAX 点成分分析!!为确定界面的组织结构以及界面化合物的成分9对图1b )中的A \ 点以及图3b )中的D \E \F 点进行了EDAX 点成分分析9结果如表1所示O97第4期于治水等I 铝/钢电弧钎焊界面现象及行为3!讨!论3.1!铁!铝界面元素扩散行为分析由于A l-S i钎料的熔点较低为577而在电弧钎焊下电弧温度高达3000以上钎料在弧温下将迅速达到熔点当温度高于铝的熔点时固态钢和液态铝相互作用这种作用分为3个阶段3①熔融铝使固态钢润湿②铁在液铝中溶解③铁在液铝中扩散这些阶段对钎焊界面的组织结构和性能有重大影响液固相作用形成金属间化合物比固固相作用快因为液态下原子的动能比固态大因此液铝的铺展可有效地促进铁原子的分解和扩散铁与铝形成金属间化合物的速度远远大于液态铝沿铁界面的扩散速度和金属间化合物的溶解速度4因此铝铁扩散过程以反应扩散为主当铁铝金属混合物包含界面上的金属间化合物成分时它的变化分为2个阶段首先由于迁移并穿过界面而形成铁铝的过饱和固溶体当过饱和固溶体的成分达到一定程度时就转变成一种铁铝的金属间化合物5液态铝沿铁表面的扩散机理是液态铝与铁接触时铝先被吸附在铁表面然后在接触区进行相互扩散形成扩散层在接触面上形成金属间化合物时熔体的性质发生变化从而使铺展停止液滴变形43.2!铁铝化合物形成的热力学分析由F e-A l二元相图可知铁铝相互作用可以形成a-F e A l固溶体F e3A l F e A l F e A l2F e2A l5及F e A l3等一系列金属间化合物在电弧钎焊时并不是所有的金属间化合物均能形成和长大必须对金属间化合物形成的吉布斯自由能变化进行热力学计算根据文献6查得铁铝各金属见化合物热力学计算的参数值H298S0298以及化学热力学知识可以计算出各金属间化合物形成的吉布斯自由能随温度的变化规律从计算结果可以看出形成F e3A l 的吉布斯自由能随温度的变化比形成其它金属间化合物大的多当温度大于700K以上时形成F e3A l 的吉布斯自由能变化大于零因而在电弧钎焊温度下不可能存在此化合物而其它化合物在电弧钎焊温度下均可形成在电弧钎焊过程中随着燃弧时间的增加扩散反应区内含铝量的增加含铝低的金属间化合物可以与铝结合形成含铝高的金属间化合物各反应式如下1 2F e3A l+A l32F e A l1 F e A l+A l F e A l222F e A l2+A l F e2A l53 F e2A l5+A l2F e A l34通过计算各个反应式的吉布斯自由能变化发现F e3A l 极易转化为F e A l另外有关研究发现7F e A l2是一种亚稳相在670～730温度范围内产生且一旦形成迅速与铝反应转化成F e2A l5相因而它在电弧钎焊温度下也不可能存在由上述分析可见如果不考虑第3组元的影响在电弧钎焊温度范围内随着扩散反应区内含铝量的增加将形成a-F e A l刀-F e2A l5及0-F e A l3化合物根据以上热力学分析以及界面EDAX点分析的结果表1可以得出燃弧电流60A时铝钢界面上主要是富铝的金属间化合物F e2A l5沿着铝侧的界面以齿状向铝内生长在靠近界面的铝内灰色岛状是F e2A l5F e A l3和A l燃弧电流100A时形成的金属间化合物层是F e A l且金属间化合物层被分为两层靠着钢面的还含有F e靠着界面的则还含有A l深入到界面的犬牙状金属间化合物是F e A l和F e2A l53.3!铁铝化合物生长的动力学过程电弧钎焊过程中随着电弧温度的升高扩散反应区内的铝浓度增加由于铝沿晶界的扩散系数要比晶内的扩散系数大的多8因而晶界处铝元素的浓度要比平均浓度高当晶界上的铝元素浓度达到铝在08华东船舶工业学院学报自然科学版2005年界面上的饱和浓度时便形成了F e 2A l 5相的晶核如图4a 随着扩散的继续进行晶核长大以致于相互连接形成连续的相层如图4b c 随着扩散反应区内铝元素的增加 F e 2A l 5相层继续生长同时 F e A l 3相的晶核也开始形成和生长并相互连接形成第2个相层最后各个相层相互竞争生长如图4d e fabcdef图4!金属间化合物形成及生长示意图8F i g .4!S che m atic dia g ra m of f or m ati on and g r W ot h of i nter m etallic p hase84!结!论文中研究了在T I G 电弧加热条件下不同焊接参数对A l -S i 钎料在钢上润湿过程中的铺展行为 A l-S i 钎料与母材@235钢界面冶金行为的影响通过SE M EDAX 分析了钎焊接头及钎缝的成分分布具体结论如下1 燃弧电流60A 时铝钢界面上主要是富铝的金属间化合物F e 2A l 5沿着铝边的界面正以齿状向铝面生长在靠近界面的铝边上的灰色岛状是F e 2A l 5F e A l 3和A l 2 燃弧电流100A 时形成的金属间化合物层是F e A l 且金属间化合物层被分为2层深入到界面的犬牙状金属间化合物是F e A l 和F e 2A l 5 3 在电弧钎焊铝钢时 F e 3A l 和F e A l 2化合物不可能生成4 A l 元素富集在金属间化合物层界面及铝边的近缝区域而在钢侧则较少参考文献!1 !HArAGA K.Stren g t h p ro p erties of al u m i nu m al u m i nu m and al u m i nu m steel o i nts f or li g ht W ei g hi n g of auto m oti ve bod y J .W el di n g i n t he W orl d .2000 44 4 23-27.2 !于治水周方明王!宇等.镀锌薄钢板M I G T I G 电弧钎焊研究及应用现状 J .汽车技术 2002 6 32-35.3 !rA THOD MJKUT SUNA M.Jo i n i n g of al u m i nu m all o y 5052and l o W -carbon steel b y laser roll W el di n g J .W el di n g Journal 2004 1 16-26. 4 !KUT SUNA MrA THOD MJ and AZAr ser roll bondi n g of m il d steel to al u m i nu m and control of i nter m etallic co m p ound la y er A .P roc of I CALEO C .S cottsdale A riz . 2002.609-615. 5 !张启运庄鸿寿.钎焊手册 M .北京机械工业出版社 1998.2-68. 6 !程兰征章燕豪.物理化学 M .上海科学技术出版社 1998.264-265. 7 !r I CHArD r WJ ONE r D and CLE M ENT P D eI al .M etall ur gy of conti nuous hot di p al u m i n izi n g J .Inter M ater rev 1994 39 5 191-212. 8 !祝汉良.压铸模与铝铸件间的焊合机理及其影响因素的研究D .哈尔滨哈尔滨工业大学 1999 68-80.!责任编辑"顾!琳#18第4期于治水等铝钢电弧钎焊界面现象及行为铝/钢电弧钎焊界面现象及行为作者：于治水，李瑞峰，祁凯，周方明， YU Zhi-shui， LI Rui-Feng， QI Kai， ZHOU Fang-ming作者单位：于治水,YU Zhi-shui(上海工程技术大学,材料工程学院,上海,200336)，李瑞峰,祁凯,周方明,LI Rui-Feng,QI Kai,ZHOU Fang-ming(江苏科技大学,材料科学与工程学院,江苏,镇江,212003)刊名：华东船舶工业学院学报(自然科学版)英文刊名：JOURNAL OF EAST CHINA SHIPBUILDING INSTITUTE(NATURAL SCIENCE EDITION)年，卷(期)：2005,19(4)被引用次数：6次1.HARAGA K Strength properties of aluminum/aluminum and aluminum/steel joints for light weighing of automotive body[外文期刊] 2000(4)2.于治水;周方明;王宇镀锌薄钢板MIG/TIG电弧钎焊研究及应用现状[期刊论文]-汽车技术 2002(06)3.RATHOD M J;KUTSUNA M Joining of aluminum alloy 5052 and low-carbon steel by laser roll welding [外文期刊] 2004(01)4.Kutsuna M;RATHOD M J;AZAR A Laser roll bonding of mild steel to aluminum and control of intermetallic compound layer[外文会议] 20025.张启运;庄鸿寿钎焊手册 19986.程兰征;章燕豪物理化学 19987.Richard R W;JONE R D;CLEMENT P D Metallurgy of continuous hot dip aluminizing 1994(05)8.祝汉良压铸模与铝铸件间的焊合机理及其影响因素的研究[学位论文] 19991.宋建岭.林三宝.杨春利.马广超.Song Jianling.Lin Sanbao.Yang Chunli.Ma Guangchao铝与钢异种金属电弧熔-钎焊研究与发展现状[期刊论文]-焊接2008(6)2.杨修荣钢与铝的焊接[期刊论文]-航空制造技术2004(12)3.朱江丽.陈杰.朱虹.翠琴.潘宏启.刘斌化工生产中的"界面"现象对工艺设备的影响[期刊论文]-内蒙古石油化工2003,29(1)4.宋建岭.林三宝.杨春利.马广超特种钎剂辅助铝/钢异种合金TIG熔-钎焊[会议论文]-20095.林三宝.宋建岭.杨春利.马广超铝合金与不锈钢异种金属管TIG熔钎焊接研究[期刊论文]-航天制造技术2008(2)6.姚嵘.王振翀.YAO Rong.WANG Zheng-chong水泥混凝土中的界面现象[期刊论文]-建材技术与应用2006(2)7.张撼鹏.黄鹏飞.殷树言.白立来.Zhang Hanpeng.Huang Pengfei.Yin Shuyan.Bai Lilai钢铝异种金属新型电弧连接法研究现状[期刊论文]-焊接2005(12)8.王志平表活剂驱油过程的界面现象及热力学分析[学位论文]20079.吴铭方.司乃潮.陈健.WU Ming-fang.SI Nai-chao.CHEN Jian铝/镀银层/钢的扩散钎焊及界面化合物的生长行为[期刊论文]-中国有色金属学报2010,20(6)10.雷振.秦国梁.王旭友.林尚扬.LEI Zhen.QIN Guoliang.WANG Xuyou.LIN Shangyang铝/镀锌钢复合热源熔-钎接头的局部"未钎合"缺陷分析[期刊论文]-焊接学报2007,28(10)1.纯Al与镀锌钢板TIG熔-钎焊接头的界面结构特征[期刊论文]-焊接 2010(2)。

温度对Ag-Cu合金钎焊陶瓷透氧膜的界面反应和连接性能影响的研究

温度对Ag-Cu合金钎焊陶瓷透氧膜的界面反应和连接性能影响的研究刘蛟;张玉文;刘旭;丁伟中【摘要】The sessile drop wetting experiment and joint strength test was conducted to study the Ag-3.3mol％ Cu air brazing BaCo0.7Fe0.2Nb0.1O3-δ(BCFNO) mixed-conducting membranes for oxygen. The results indicate that the filler has good wetting property to the substrate; with the temperature increasing the wetting angle decreases and the joining strength increases. Controlling the brazing temperature over the monotectic reaction temperature within a certain range, the CuO-rich liquid reacting with BCFNO playing the role of pre-wetting and forming a reaction layer is beneficial to the improvement of the interface joining strength. Then the interface joining strength of joints can reach 65 ％ of ceramic membranes substrate, fracture occurs mainly in the interface layer between the ceramic substrate and the filler metal.%利用座滴法润湿实验和连接强度测试对Ag-3.3%(摩尔分数)Cu空气钎焊BaCo(0.7)Fe(0.2)Nb(0.1)O(3-8)(BCFNO)混合导体透氧膜陶瓷进行研究.结果表明,此钎料能够很好的润湿BCFNO透氧膜陶瓷,且随着温度的升高润湿角逐渐减小,钎焊界面的连接强度升高.当钎焊温度控制在偏晶反应温度以上一定范围内时,富CuO的液相对BCFNO起到了预润湿作用并形成1层反应层,有利于界面连接强度的提高.这时的界面连接强度可以达到透氧膜陶瓷抗弯强度的65%,断裂主要发生在钎料与陶瓷基界面间的反应层内.【期刊名称】《功能材料》【年(卷),期】2011(042)002【总页数】5页(P313-317)【关键词】Ag-Cu;BCFNO;空气钎焊;界面反应;连接强度【作者】刘蛟;张玉文;刘旭;丁伟中【作者单位】上海大学上海市现代冶金与材料制备重点实验室,上海,200072;上海大学上海市现代冶金与材料制备重点实验室,上海,200072;上海大学上海市现代冶金与材料制备重点实验室,上海,200072;上海大学上海市现代冶金与材料制备重点实验室,上海,200072【正文语种】中文【中图分类】TB34致密的混合导体陶瓷透氧膜是高温气体和膜催化反应中一类重要的无机膜，在纯氧制备、膜反应器以及燃料电池等领域具有广阔的应用前景［1，2］。

Ag-Cu-Ti系合金钎焊陶瓷覆铜基板界面结合强度研究进展

Ag-Cu-Ti系合金钎焊陶瓷覆铜基板界面结合强度研究进展曾祥勇;许海仙;朱家旭;张浩;崔嵩;李京伟;汤文明
【期刊名称】《陶瓷学报》
【年(卷),期】2022(43)4
【摘要】基板材料散热能力在很大程度上决定了电子器件的可靠性和寿命。

陶瓷覆铜基板兼具优良的导热和绝缘性能,以及大电流承载能力和机械强度,成为大功率电子器件基板材料的不二选择,应用极其广泛。

作为一种陶瓷与Cu箔结合的重要方法,活性金属钎焊(AMB)的可靠性优于直接覆铜板(DBC),但其界面结合强度受脆性相、残余热应力等因素的影响很大,有进一步提高的必要。

介绍了AMB中的界面润湿、反应和残余应力问题;综述了目前国内外在提高AMB基板界面结合强度方面的研究进展,并进行了简要评述;最后,对该研究今后的发展方向进行了展望。

【总页数】12页(P539-550)
【作者】曾祥勇;许海仙;朱家旭;张浩;崔嵩;李京伟;汤文明
【作者单位】合肥工业大学材料科学与工程学院;合肥圣达电子科技实业有限公司;中国电子科技集团公司第43研究所;微系统安徽省重点实验室
【正文语种】中文
【中图分类】TQ174.75
【相关文献】
1.金刚石/铜复合材料与氧化铝陶瓷的Ag-Cu-Ti活性钎焊
2.氮化铝陶瓷直接覆铜基板界面空洞控制技术研究
3.Ag-Cu-Ti急冷钎料钎焊Si3N4陶瓷接头界面结构及
性能4.Zr对(Ag-Cu-Ti)-SiC_p钎焊SiC陶瓷/钛合金连接层组织结构的影响5.氮化硅覆铜基板活性钎焊研究进展
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基于唯象分析方法的壁面润湿模型

基于唯象分析方法的壁面润湿模型宋云超;宁智;王春海【摘要】着眼于接触角的滞后现象，采用唯象分析方法建立了滞后张力模型。

对固-液-气三相接触线附近区域的流动进行了分析，研究发现，壁面无滑移条件是应力奇点产生的直接原因；根据前驱膜和夹带膜理论，提出了消除应力奇点的方法。

在上述研究基础上，提出了基于唯象分析方法的壁面润湿模型。

研究结果表明，壁面润湿模型的计算结果与已有的实验结果具有较好的一致性，能够反映接触角的滞后性及壁面性质对润湿过程的影响。

应用建立的壁面润湿模型对壁面润湿过程的影响因素进行了分析，得出了液体黏度、气液表面张力和固壁接触线特征参数对壁面润湿的影响规律。

【期刊名称】《燃烧科学与技术》【年(卷),期】2012(000)006【总页数】7页(P521-527)【关键词】壁面润湿;唯象分析方法;壁面润湿模型;应力奇点【作者】宋云超;宁智;王春海【作者单位】北京交通大学机械与电子控制工程学院,北京100044;北京交通大学机械与电子控制工程学院,北京100044;上海交通大学机械与动力工程学院,上海200240【正文语种】中文【中图分类】O359喷雾液滴撞击壁面现象普遍存在于动力机械、化工、冶金、航空航天、农业生产等领域[1].在小型高速柴油机中，随着燃油喷射压力的不断提高，喷雾液滴碰壁现象变得越发明显[2-3].液滴撞击壁面的研究可以深化人们对液滴碰壁机理的理解，为液滴碰壁控制技术的研究提供理论依据，具有重要的学术意义和工程应用价值.液相与固相不论以何种方式接触，只要最终形成一个固液界面，就可称其为润湿；液滴润湿壁面过程不仅是一个流体动力学问题，而且还与壁面性质有关[4-5].已有研究表明，壁面润湿性与接触角大小密切相关，接触角越大液体越不容易润湿壁面，越容易退湿壁面.润湿动力学研究的目的是揭示接触角与接触线移动速度、液体物性及固体物性之间的关系[5].壁面润湿模型的主要作用就是得到润湿过程的接触角，壁面润湿模型的研究对壁面润湿动力学的研究有重要意义，是液滴撞击壁面数值计算研究的基础和关键，对液滴撞击壁面运动的研究具有重要的意义[6].已有一些研究者分别采用理论分析方法、分子动力学方法和基于实验数据的经验分析方法建立了反映接触角的壁面润湿模型.但由于研究方法的限制，已有的壁面润湿模型难以满足液滴撞击壁面运动问题数值计算的需求[5].另外，壁面处采用的无滑移边界条件，会造成三相接触线处的黏性剪切应力为无穷大，使得数值求解时存在应力奇点；如何消除液滴撞击壁面数值计算时存在的应力奇点问题目前还未能得到真正的解决.本文根据液滴润湿壁面现象，采用唯象分析方法对壁面润湿问题进行研究.根据接触角滞后现象建立滞后张力模型；对三相接触线附近的微区域流动进行分析，探寻应力奇点产生的原因，并根据前驱膜和夹带膜理论提出消除应力奇点问题的方法；建立基于唯象分析方法的壁面润湿模型，并对模型进行分析和验证；在此基础上，对壁面润湿的影响因素进行分析.1 基于唯象分析方法的壁面润湿模型1.1 唯象分析方法唯象分析方法是指对微观机理不清楚的物理问题，以现象为出发点，借助现象分析得出结论或直接从现象中得出推论的研究方法.由于唯象分析方法得出的结论随后能够被实践所证实，因此唯象理论也被称作前科学[7].牛顿经典力学研究物体在粗糙壁面上运动时就采用了唯象分析方法.通过引入壁面摩擦系数μ 和摩擦力f＝μN，使得粗糙壁面对物体的复杂作用得到简化，将一切复杂的因素都归结到参数μ 中. 实际固体壁面具有粗糙、不均匀且各向异性等特点；实际固体壁面的润湿问题远比理想壁面复杂，壁面润湿机理远未探寻清楚.因此，本文采用唯象分析方法，不考虑壁面的各向异性和壁面粗糙不平的几何效应等复杂因素的影响，从润湿现象出发对实际固体壁面的润湿问题进行分析，进而建立基于唯象分析方法的壁面润湿模型.1.2 接触角滞后现象及滞后张力模型对于理想壁面，理论分析表明，液滴在壁面上的接触角为唯一的 Young接触角θY；而对于粗糙壁面，已有实验表明，接触角可能会发生变化.假定液滴静止于粗糙壁面上，图1给出的是加入或吸出一定量液体后液滴接触角随液滴体积变化的示意图.如图 1所示，对液滴加入或吸出少量液体后，接触线位置可以保持不变.加入少量液体后，液滴体积增大，接触角增大到θ2；加入液体质量越大，接触角θ2越大，直到增大到某一临界接触角为止.因此，静止在粗糙壁面上的液滴与壁面间的接触角存在上限θa，称θa为前进接触角.同样，从液滴吸出少量液体后，接触角变小；吸出液体质量越大，接触角越小.接触角存在下限θr，称θr为回缩接触角.图1 粗糙壁面上接触角随液滴体积变化示意因此，液滴在实际粗糙壁面上可存在多个力学稳定接触角；将接触角的上限和下限之差Δθ＝θa-θr定义为接触角的滞后.将实际粗糙壁面上存在的这种接触角的滞后现象称为接触角滞后性.如果不考虑粗糙壁面细节和各向异性等特点，将粗糙壁面作为理想壁面进行处理.接触线上只存在固气、固液和气液间的表面张力σsg、σsl和σlg，则液滴处于图1中静止的1、2和3共3个状态时有：即θe＝θ1＝θ2，显然与前文分析结果不一致.因此，将实际壁面简化为平面处理时，接触线上至少还应该存在另外一个作用力；该作用力对接触线的移动具有阻碍作用，反映壁面性质对液体运动的影响.本文在接触线上引入一个类似于壁面摩擦力的附加力 f，具有壁面摩擦力的性质，力的大小和方向随液滴运动情况而发生变化；并将该附加力称为滞后张力.图 2给出的是液滴静止在壁面上时接触线的受力示意图.图2 液滴静止在壁面上时接触线的受力示意当接触角θ＝θY时，滞后张力 f＝0；接触角θ＞θY时，滞后张力f的方向与σsl 一致；接触角θ＜θY时，滞后张力f的方向与σsg一致.壁面上静止液滴接触线上的力与接触角的关系为则接触角可以表达为相应的前进接触角θa和回缩接触角θr为式中：fmax和 fmin对应接触线前进和回缩时的最大滞后张力和最小滞后张力，两个张力均取正值.从式(3)中可以看到，采用唯象分析方法引入滞后张力后，通过接触线上力的平衡关系得到的接触角不再是唯一的Young接触角θY，而是随滞后张力f的变化而变化，接触角的这种变化与实验现象和理论分析相符.将粗糙表面作为平面处理时，引入滞后张力可以在一定程度上反映并描述实际壁面性质对液滴与壁面间接触角的影响.1.3 接触线附近微区域流动分析及应力奇点当液滴在壁面上运动时，接触线产生移动，此时由于液体黏性作用而产生的剪切力同样会阻碍接触线的移动，使前进接触角变大.因此，有必要对液体在固体壁面上运动时产生的剪切作用及接触线附近微区域的流动进行分析.接触线附近微区域流动示意图如图 3所示.在图3中，将接触线附近微区域内的气液相界面近似作为直线考虑；气液相界面及接触线以速度-vcl向左运动.该问题可转化为液体静止、壁面以速度 U＝vcl向右运动的问题.以接触线位置为坐标原点、以气液相界面所在直线对应角度φ 为 0 建立极坐标系(r，φ)，则φ＝-θd对应固体壁面位置.由于在接触线附近微区域内的流动中，黏性应力起主导作用，因此该流动可等价为夹角为θd的楔形角区域的蠕动流动.Moffatt通过研究给出了该流动问题的解[8]，即式中：ψ(r,)φ为流函数；A、B、C、D为常数.图3 接触线附近微区域流动示意接触线附近微区域内各点速度分量可表示为由于气液相界面上的应力为零，且固体壁面设置为无滑移边界，则有根据式(7)可计算出式(5)中的常数 A、B、C、D，则式(5)可改写为式(6)中的ur可改写为由式(9)可推导出φ＝-θd时，液体对固体壁面的剪切应力为从式(10)中可以看到，当r→0时，τW, r→∞，即接触线上所受的剪切应力为无穷大，液体对固体壁面的剪切应力发散；称此时的接触线为剪切应力奇点.1.4 应力奇点消除方法在壁面润湿研究中，Elliott等[9-10]通过实验发现，在接触线前端存在一层很薄的液体层或空气膜，并将该液体层称为前驱膜或夹带膜，如图4所示.前驱膜或夹带膜的厚度为微米级，平均厚度由液体和壁面特性共同决定.研究还表明，在液体润湿壁面过程中，接触线与前驱膜或夹带膜相对静止；接触线实际是在前驱膜或夹带膜运动的基础上与壁面发生相对移动，而不是在干壁面上移动[9-10]. 图4 前驱膜和夹带膜动态接触角示意由于接触线与前驱膜或夹带膜一起运动，使得接触线与壁面产生相对运动，即产生滑移，而非无滑移情况.经典流体力学理论正是由于忽略了接触线在壁面上的滑移，将固体壁面设置为无滑移条件，从而导致了应力奇点的产生.由于前驱膜和夹带膜产生的相关机理仍不十分明确，分析前驱膜和夹带膜内部流动需要引入各种复杂假说，因此本文不考虑前驱膜和夹带膜内部流动，而采用唯象分析方法，提出基于前驱膜(夹带膜)理论的滑移模型.可将接触线与壁面间产生的相对滑移采用坐标变换进行处理.在此，做简单线性处理，引入r=r+λ进行坐标变换.将该坐标变换带入式(10)中，则距接触线r处的剪切应力τW, r可表示为式中：λ为滑移常数，是接触线特征参数；在数学上反映接触线随前驱膜或夹带膜滑移的程度，物理上反映固体壁面特性对接触线运动的影响，对于同一种壁面存在唯一的λ值[5].图 5给出的是采用无滑移壁面边界条件和基于前驱膜(夹带膜)理论的滑移模型计算的壁面附近剪切力τW, r的对比.在图5中，λ＝0对应的曲线是采用无滑移壁面边界条件的计算结果.从图 5中可以看到，采用无滑移壁面边界条件时，越靠近接触线，剪切力越大，接触线处的剪切力为无穷大；而采用基于前驱膜(夹带膜)理论的滑移模型后，壁面处的剪切力减小 4～6个数量级，且接触线上的剪切力不再为无穷大.从上述计算结果中可以看到，采用基于前驱膜(夹带膜)理论的滑移模型后，消除了采用无滑移壁面边界条件时存在的应力奇点问题.图5 不同计算条件下壁面附近的剪切力1.5 基于唯象分析方法的壁面润湿模型与润湿过程接触线所受剪切力类似，退湿过程接触线所受剪切力τW可以表示为润湿过程和退湿过程接触线力学平衡方程为将式(12)和式(13)代入式(14)可得根据式(4)，润湿过程和退湿过程的滞后张力可近似表示为式(17)的不足在于没有考虑接触线静止时接触角的变化.对接触角滞后现象的分析表明，在粗糙壁面上，当接触线静止时，可能存在多个稳定的静态接触角.考虑到接触角变化的连续性和滞后性，当接触线保持静止时，接触角可以表示为式中：为接触线所在计算单元的速度矢量，其中上标“1”表示接触线所在计算单元；R(x)为范围(0，1)间的随机数函数；θd,0为上一计算时层的动态接触角.式(17)和式(18)即为液滴在壁面上铺展时的壁面润湿模型.式中，λ值反映了壁面性质对润湿过程的影响；θa和θr反映了固液相互作用引起的接触角滞后性；毛系数Ca则反映了液体运动速度对润湿过程接触角变化的影响.因此，上述壁面润湿模型能够综合反映壁面性质、液体运动速度以及固液相互作用对接触角变化的影响.2 壁面润湿模型的验证王晓东[5]通过接触线运动的研究也得出类似于式(17)的壁面润湿模型(以下简称王-彭模型).图6(a)给出的是王-彭壁面润湿模型与本文建立的壁面润湿模型对动态接触角计算结果的对比；计算时，两种模型相关的计算设置相同，前进接触角θa＝80°，回缩接触角θr＝52°，λ＝0.1.图 6(b)给出的是 Elliott和Riddiford通过实验得到的动态接触角随 Ca变化的示意图[9].图6 动态接触角随Ca的变化从图 6(a)与图 6(b)的对比中可以看到，本文建立的壁面润湿模型无论是润湿过程还是退湿过程，计算结果的变化趋势均与Elliott和Riddiford的实验结果一致；而王-彭模型计算结果的变化趋势虽然润湿过程与实验结果基本一致，但退湿过程的变化趋势却不十分理想.另外，王-彭模型无法计算出 Ca＝0(即接触线静止)时的动态接触角，无法反映接触角的滞后性.而本文建立的壁面润湿模型则可以计算出 Ca＝0时的动态接触角，并保持了动态接触角随 Ca变化的连续性，能够反映接触角的滞后性.为进一步验证本文建立的壁面润湿模型，图7给出了在相同的计算参数下，利用本文建立的壁面润湿模型得到的动态接触角的计算结果与参考文献[10]中给出的实验结果的对比.图7 动态接触角计算值与实验值的对比从图 7中可以看到，无论是润湿过程、退湿过程还是接触线静止时，基于唯象分析方法建立的壁面润湿模型的计算结果与实验数据都基本吻合.3 壁面润湿的影响因素分析液体黏度是影响壁面润湿过程动态接触角的主要因素之一.图 8给出的是动态接触角随液体黏度的变化.接触线速度为正时，表示润湿过程；接触线速度为负时，表示退湿过程.图8 动态接触角随液体黏度的变化从图8中可以看到，液体黏度对壁面润湿和退湿过程的动态接触角具有不同影响规律.无论前进接触角和回缩接触角是钝角还是锐角，润湿过程(接触线速度 2,m/s)时，液体黏度越大，动态接触角越大；说明黏度越大，液体越不容易润湿壁面.退湿过程(接触线速度-2,m/s)时，液体黏度越大，动态接触角越小；说明黏度越大，液体越不容易退湿壁面.计算结果表明，前进接触角(回缩接触角)为锐角及钝角两种情形下液体黏度对动态接触角的影响规律基本相同；液体黏度对壁面润湿过程和退湿过程皆具有阻碍作用.从图 8中还可以发现，黏度较小时，液体黏度的变化对动态接触角的影响相对较大；而黏度超过一定值后，液体黏度的影响则会逐渐变小. 润湿过程和退湿过程是接触线在壁面上运动的结果，而接触线的运动则受气相、液相和固相三相流体的共同作用.气液表面张力体现了气相与液相的相互作用，是影响壁面润湿过程的主要因素之一.图9给出的是动态接触角随气液表面张力的变化. 图9 动态接触角随表面张力的变化从图9中可以看到，无论前进接触角和回缩接触角是钝角还是锐角，气液表面张力对润湿过程和退湿过程的动态接触角具有相同的影响规律；但前进接触角和回缩接触角为钝角时的气液表面张力对润湿和退湿过程动态接触角的影响规律与前进接触角和回缩接触角为锐角时的影响规律相反.前进接触角和回缩接触角为钝角时，无论是润湿过程(接触线速度2,m/s)还是退湿过程(接触线速度-2,m/s)，气液表面张力系数越大，动态接触角越小；说明气液表面张力越大，液体越容易润湿壁面，但越不容易退湿壁面.而前进接触角和回缩接触角为锐角时，无论是润湿过程还是退湿过程，气液表面张力系数越大，动态接触角越大；说明气液表面张力越大，液体越不容易润湿壁面，但越容易退湿壁面.从图9中还可以发现，与液体黏度变化对动态接触角的影响类似，气液表面张力系数较小时，气液表面张力的变化对动态接触角的影响相对较大，而气液表面张力系数超过一定值后，气液表面张力的变化对动态接触角的影响则逐渐变小.从上述计算结果中可以看到，气液表面张力对壁面润湿过程的影响比较复杂，与前进接触角和回缩接触角是钝角还是锐角有着直接的关系.气液表面张力对壁面润湿的影响规律可通过接触线上所受的力来解释.图 10给出的是接触角为钝角和锐角时液滴所受作用力的示意图.图中的接触角θ可以是前进接触角，也可以是回缩接触角.图10 接触线受力示意从图 10(a)中可以看到，接触角θ为锐角时，气液表面张力σlg水平方向的分力指向液体区域.在液体润湿壁面过程中，气液表面张力水平分力的作用方向与液体运动方向相反，气液表面张力对壁面润湿过程具有阻碍作用；当接触角保持不变时，气液表面张力越大，气液表面张力对壁面润湿过程的阻碍作用越强.在液体退湿壁面过程中，气液表面张力水平分力的作用方向与液体运动方向一致，气液表面张力对壁面退湿过程具有促进作用；当接触角保持不变时，气液表面张力越大，气液表面张力对退湿过程的促进作用越强.通过对图 10(b)的分析可知，由于同样原因，当接触角θ为钝角时，气液表面张力σlg对壁面润湿过程具有促进作用，对退湿过程具有阻碍作用.在本文壁面润湿模型研究中，为消除应力奇点，提出了接触线特征参数λ.λ反映了接触线随前驱膜或夹带膜滑移的程度以及固体壁面性质对润湿过程的影响.对于同一壁面来说，存在着唯一的无量纲接触线特征参数λ.图11给出的是动态接触角随接触线特征参数λ的变化.从图11中可以看到，在壁面润湿过程和退湿过程中，接触线特征参数λ对动态接触角的影响规律与液体黏度对动态接触角的影响规律相反.无论前进接触角和回缩接触角是钝角还是锐角，润湿过程时，λ 越大，动态接触角越小；退湿过程时，λ 越大，动态接触角越大；λ 的增大对润湿过程和退湿过程皆具有促进作用.无论前进接触角和回缩接触角是钝角还是锐角，λ 对润湿过程和退湿过程动态接触角的影响具有相同的规律.从图11中还可以发现，只是在λ 较小时，λ 的变化对动态接触角的影响相对较大.图11 动态接触角随接触线特征参数λ的变化4 结论(1)根据接触角滞后现象，通过引入滞后张力描述壁面粗糙度对接触角的影响，建立了基于唯象分析方法并能够反映接触角滞后性的滞后张力模型.引入滞后张力后，通过接触线上力的平衡关系得到的接触角不再是唯一的 Young接触角，而是随着滞后张力的变化而变化.(2)对接触线附近微区域的流动进行了分析.研究发现，壁面无滑移边界将会使接触线上所受的剪切应力为无穷大，从而产生应力奇点.基于前驱膜、夹带膜理论以及滞后张力模型，提出了表征液体与固壁相互作用的壁面润湿模型.该模型不仅可以避免应力奇点问题，能够反映接触角的滞后性，而且还能够反映壁面性质对润湿过程的影响.通过计算结果与已有模型结果和实验结果的对比，验证了壁面润湿模型的有效性.(3)液体黏度、气液表面张力和固壁接触线特征参数对壁面的润湿过程皆具有一定影响.液体黏度对壁面润湿和退湿过程具有阻碍作用.前进接触角和回缩接触角为钝角时，气液表面张力对润湿过程具有促进作用，对退湿过程具有阻碍作用；前进接触角和回缩接触角为锐角时，气液表面张力对润湿和退湿过程的作用则相反.壁面接触线特征参数λ 对壁面润湿和退湿过程皆具有促进作用.液体黏度、气液表面张力以及固壁接触线特征参数较小时，其变化对壁面润湿和退湿过程的影响相对较大. 参考文献：［1］Seong H L，Hong S 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Ag-Cu-P系富Cu合金相图500℃等温截面

Ag-Cu-P系富Cu合金相图500℃等温截面
曾令民;庄应烘;李德萱;林为波
【期刊名称】《金属学报》
【年(卷),期】1991(27)2
【摘要】用X射线衍射法、μDTA法和金相显微镜法测定了Ag-Cu-P(P<23wt-％)三元系富Cu合金相图500℃等温截面以及这三元系的含2wt—％Ag和含
6wt-％P的垂直截面。

在500℃等温截面中存在三个单相区、三个两相区和一个三相区。

Ag,P在Cu中的最大固溶度分别为1.5wt-％和1.2wt-％,Cu在Ag中的最大固溶度为1.8wt-％。

存在一个三元共晶反应,三相共晶点成分(wt-％)约为
18Ag-74.5Cu-7.5P。

【总页数】3页(PB140-B142)
【关键词】Ag-Cu-P合金;相图;等温截面
【作者】曾令民;庄应烘;李德萱;林为波
【作者单位】广西大学
【正文语种】中文
【中图分类】TG146.31
【相关文献】
1.W-Cu-Zr三元系相图900℃等温截面的测定 [J], 龚洁明;余津要;周哲;汪沅;易茂中
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Sn基钎料Cu界面柯肯达尔空洞机理研究的开题报告

Sn基钎料Cu界面柯肯达尔空洞机理研究的开题报告研究背景和意义：钎焊是一种常用的金属连接方法，然而，钎焊界面的柯肯达尔空洞问题一直是制约钎焊质量和使用寿命的重要问题之一。

柯肯达尔空洞是在钎焊过程中产生的一种小气孔，它们在使用后可能会引起铁器件的脆性断裂，从而导致设备无法正常运行，给生产和生活带来不便。

当前，对于柯肯达尔空洞的机制研究已有很多，但大多数研究集中在Sn-Pb或Sn-Ag-Cu等低温钎焊合金系统中。

而针对Sn基钎料Cu界面的柯肯达尔空洞问题的研究相对较少。

为了进一步提高钎焊的质量和使用寿命，研究Sn基钎料Cu界面柯肯达尔空洞机理显得尤为重要。

研究内容：本研究将采用实验室制备的Sn基钎料作为研究对象，通过SEM、EDS、XRD等表征手段对钎焊界面的形貌和组成进行分析。

其中，Sn基钎料、Cu基材和钎焊后试样的表面、断口形貌将用SEM观察得到，组成将用EDS进行定量分析。

在此基础上，对Sn基钎料Cu界面柯肯达尔空洞的形成机理展开研究，将主要从以下三个方面入手：1. 柯肯达尔空洞的形成机理：通过电化学测试和MTS测试进行钎焊界面的反应动力学研究，探讨柯肯达尔空洞的形成机理。

2. 柯肯达尔空洞的形态特征：利用SEM对钎焊界面柯肯达尔空洞的形态进行分析，考察不同形态下空洞的稳定性和影响因素。

3. 预防和控制柯肯达尔空洞的方法：通过设计新的钎焊合金、改变工艺条件等手段，研究预防和控制柯肯达尔空洞的方法和措施。

研究目标和预期成果：本研究旨在探究Sn基钎料Cu界面柯肯达尔空洞的形成机理及其对钎焊质量的影响，预计能够得出针对此类问题的预防和控制方法和措施，提高钎焊接头的质量和使用寿命，为推动相关产业的发展做出贡献。