Al/Sn层状复合材料的制备及其界面研究

Al/Sn层状复合材料的制备及其界面研究

论文摘要

由于铝与铜的物理性能相近,可作为导电材料替代部分铜材,但是因为Al表层极易生成氧化膜,给铝的焊接带来了许多困难,导致铝的应用范围受到限制。本文探讨在铝的表面复合一层金属锡,阻止铝表面氧化膜的形成,并使铝的焊接性能得到改善,以期拓展铝及其合金的应用范围。本文利用机械振动的方法,去除铝基体上的氧化膜,以固-液复合的方式,制备出了界面结合良好的Al/Sn层状复合材料。利用X射线衍射仪、透射电子显微镜等测试方法对该复合材料界面处的形貌组织和结构进行分析研究;再通过向Al基体离子注入Sn形成Al/Sn界面层,利用X射线衍射检测Al/Sn界面结构衍射信息,并与机械振动法制备的Al/Sn界面层进行比较,对Al/Sn界面进行进一步验证。通过画线和热震试验检测界面结合强度,焊接试验检测其焊接强度,采用7501涡流导电仪检测Al/Sn层状复合材料导电性能,通过对Al/Sn层状复合材料这些性能指标的检测,分析该复合材料在电子产品中替代部分铜材的可行性。实验结果表明:Al、Sn两种金属在微观界面呈现具有扩散特征的良好结合,增加了界面结合面积,加强了界面结合强度。从线扫描结果可看出在界面处形成了45nm厚的Al、Sn过渡层;Al/Sn层状复合材料界面由Al、Sn相互渗透的过渡区组成,并且在过渡区内有部分A1-Sn固溶区,由于固溶区的钉扎作用,加强了界面结合强度,使得Al/Sn层状复合材料兼有铝的优良导电性能和锡的焊接性能,且制备工艺平稳、简单、易控制和调整,具有广阔的工业应用前景。XRD衍射分析和电子衍射花样标定结果显示,Al/Sn界面处的固溶区为溶有Sn原子的(Al)固溶体结构,Sn存在于Al八面体间隙的位置形成间隙固溶体,同时兼有面心点阵和体心点阵的结构特征。

论文目录

  • 摘要
  • Abstracts
  • 第一章 绪论
  • 1.1 研究背景
  • 1.2 铝基复合材料
  • 1.3 Al-Sn复合材料
  • 1.4 选题的意义和研究内容
  • 第二章 实验方法
  • 2.1 实验材料
  • 2.2 Al/Sn复合材料样品的制备
  • 2.3 性能检测
  • 2.4 微观结构和界面分析
  • 第三章 Al/Sn层状复合材料的性能分析
  • 3.1 材料性能分析
  • 3.2 本章小结
  • 第四章 Al/Sn界面及界面晶体结构
  • 4.1 Al/Sn界面形貌
  • 4.2 Al-Sn固溶的分析与讨论
  • 4.3 Al/Sn结合界面
  • 4.4 Al/Sn结合界面模型讨论
  • 4.5 本章小结
  • 第五章 Al/Sn界面生成物的探讨
  • 5.1 Al/Sn层状复合材料界面粉末物质的产生
  • 5.2 Al/Sn层状复合材料界面粉末物质的分析
  • 5.3 镀层Sn遇高温Sn液脱落原因分析
  • 第六章 结论
  • 参考文献
  • 致谢
  • 附录:攻读硕士学位期间发表论文
  • 相关论文文献

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