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无镉中温银基钎料的钎焊温度适中,具有优良的润湿铺展性能,导电性、导热性以及抗腐蚀性良好,能获得机械性能优良的钎焊接头,在微电子封装、家电、航天、军工等行业中具有广阔的应用前景。粉末冶金技术是一种近净成形技术,已成为当代材料科学发展的前沿领域。电磁成形作为高速率成形的一种,通过瞬间放电形成的脉冲载荷作用使材料成形。本文将电磁压制工艺引入到中温银基钎料的生产上来,通过粉末冶金技术为中温银基钎料的生产探索一种新的方法,避免传统工艺的缺点,减少生产过程中脆性相的生成,提高成材率。
本文的研究对象为Ag-Cu-Zn-Sn钎料,根据各元素对钎料钎焊性能的影响,确定四种元素的含量,分别为:45%、27%、25%和3%。利用粉末电磁压制成形工艺压制圆柱形压坯,压坯直径为10mm,厚度为1mm。通过对压坯进行性能测试,分析不同压制速率下中温银基钎料压坯致密度的大小变化以及分布情况;测量压坯的厚度和显微硬度,分析不同压制速率下钎料压坯的厚度和硬度的变化,分析相同压制速率下厚度以及显微硬度在钎料压坯上的分布;通过观察不同压制速率下压坯截面的显微形貌,分析密度以及孔洞的分布,获得压制速率对压坯致密效果的影响规律;观察同一压制速率下钎料压坯不同部位的致密及孔洞情况,分析在高速率压制下压坯的密度分布情况;观察钎料压坯的断口形貌,分析不同压制速率下粉末颗粒的大小以及颗粒之间的结合情况。除此之外,还对常规静态压制和电磁高速压制对压坯致密的影响进行了比较分析,讨论了高速压制工艺在制备中温银基钎料上的优势。
结果显示压坯致密度和显微硬度随着压制速率的增大而提高,压制速率越高,密度和硬度分布越均匀;随着压制速率的增大,压坯内部的孔洞变小,而且数量也会变少,同时压坯内部粉末颗粒之间的结合强度提高;高速压制所获的压坯的致密性以及致密均匀性比常规静态压制有了很大的提高。由此可知利用粉末电磁压制工艺可以制造出高密度的钎料压坯,压制速率对压坯质量的提高有着很大的影响。