铜铬稀土引线框架材料的定量金相分析

论文摘要

引线框架材料是集成电路封装中的主要材料,它要求材料具有高的强度和良好的电导率,而CuCr合金由于具有高强度和高电导率,作为引线框架材料,具有广泛的应用前景。为进一步提高该类合金的综合性能,以满足电子工业发展对其提出的更高性能要求,有必要进行更深入的研究。本文主要通过定量金相手段对采用不同工艺研制的Cu-Cr和Cu-Cr-RE合金进行研究,以期为选择最佳时效处理工艺提供有用的信息。 本文分别采用传统固溶时效热处理工艺（950℃固溶+480℃时效）和形变热处理工艺（980℃固溶+冷加工+480℃时效）制备Cu-Cr-RE（包括纯稀土La、Nd、Y）系列合金（Cu0.8Cr、Cu0.8Cr0.05RE和Cu0.8Cr0.4RE）。通过硬度测试、电导率测量、金相显微组织分析、定量金相分析、SEM、EDS、XRD等方法研究了不同热处理工艺对上述合金的硬度、电导率以及组织结构的影响和变化规律,并从机理上进行了分析和解释。研究结果表明: 1.电解浸蚀法可以有效消除试样磨制过程中的划痕,更加突出地显示合金中铬相的金相形貌,提高定量金相分析的效率和准确度。因此,确定电解浸蚀法作为铜铬稀土合金定量金相分析的试样制备方法是切实可行的。 2.在950℃,2小时固溶后,经过480℃,2小时时效后Cu0.8Cr0.4La合金第二相Cr颗粒圆整度较好,粒子更加密集,且能取得最高的硬度。随时效时间延长,其电导率越高,但是时效时间大于2小时后,硬度随着时效时间的延长而降低,发生过时效。因此,在480℃温度下,2小时是Cu0.8Cr0.4La合金最佳时效时间。采用定量金相方法研究铜铬镧三元合金时效过程中Cr相的动态变化是完全可行的。 3.合金在时效前的变形程度越大,合金硬度值越大,择优取向越明显。小变形量的情况下,合金的硬度和晶粒度存在一定的关系即合金的硬度值越大,其相应的晶粒度越小;大变形量的情况下,晶粒度对硬度没有多大的影响。 4.经980℃固溶和冷变形处理后,Cu0.8Cr0.05Y合金在480℃时效过程中,经长时间（60分钟）的时效也没有出现再结晶现象。究其原因为:一方面,微量的稀土延缓了合金的回复与再结晶;另一方面,时效析出相在晶界上的形核长大

论文目录

• 第一章 概述
• 1.1 引言
• 1.2 铜合金强化的主要方法
• 1.2.1 固溶强化
• 1.2.2 形变强化
• 1.2.3 第二相强化
• 1.3 稀土在金属材料中的作用机制
• 1.4 定量金相分析
• 1.4.1 基于数字图像处理的金相分析的意义
• 1.4.2 金相几何参数检测系统概述
• 1.4.3 金相几何参数测量的意义
• 1.5 本论文的主要内容
• 第二章 实验过程
• 2.1 总体路线
• 2.2 实验原料
• 2.3 实验设备
• 2.4 试样制备及样品测试
• 2.5 金相几何参数及IPP软件检测技术
• 2.5.1 金相几何参数概述
• 2.5.2 定量金相分析软件的熟悉使用
• 2.5.3 小结
• 第三章 定量金相制样方法探讨
• 3.1 实验材料及过程
• 3.1.1 金相试样的制备
• 3.1.2 金相组织分析
• 3.1.3 图像摄取
• 3.2 定量金相分析
• 3.2.1 图像处理
• 3.2.2 定量分析
• 3.2.3 应用实例与讨论
• 3.3 小结
• 第四章 铜铬稀土合金中铬相随时效析出过程的定量金相分析
• 4.1 实验过程
• 4.1.1 试样制备
• 4.1.2 定量金相样品制备
• 4.1.3 金相组织分析
• 4.1.4 定量金相分析
• 4.2 实验结果
• 4.2.1 第二相分布情况
• 4.2.2 硬度和电导率的测试结果
• 4.3 分析与讨论
• 4.4 小结
• 第五章 冷加工和热处理对铜铬稀土合金组织和性能的影响
• 5.1 实验方法
• 5.2 冷加工对合金组织性能的影响
• 5.2.1 合金硬度值与变形量之间的关系
• 5.2.2 金相显微组织观察
• 5.2.3 定量金相分析
• 5.2.4 分析与讨论
• 5.3 热处理对合金组织性能的影响
• 5.3.1 合金硬度值与时效时间和变形量之间的关系
• 5.3.2 金相显微组织观察
• 5.3.3 金相组织分析
• 5.3.4 分析与讨论
• 5.4 小结
• 结论
• 参考文献
• 致谢
• 攻读硕士学位期间所发表论文