泡沫Ni/Sn复合焊料超声钎焊Cu合金接头显微组织及性能研究开题报告

1. 研究目的与意义（文献综述）

铜由于其优秀的导电导热性以及良好的延展性，在电子、电气、石化及交通等领域应用广泛。随着科学技术的飞速发展和人民生活质量的提高，对其连接质量的需求也日益增大。钎焊cu/cu是常用的连接方法，而在传统的钎焊方法中，钎焊工艺通常与钎剂配合使用。钎剂一方面破坏了材料表面的氧化层，有助于焊接，但另一方面也降低了接头的焊合率以及耐腐蚀性能。传统的钎焊工艺连接cu/cu金属时通常需要使用腐蚀性钎剂，很难对接头的显微结构进行控制，获得的接头可靠性较差。寻求新的无钎剂润湿有效方法，少用甚至不用钎剂，改善钎焊工艺性，满足连接焊点质量和可靠性的要求，是亟待解决的问题，成为无钎料微连接的研究热点之一。

超声波金属焊接原理是利用超声频率（超过16khz）的机械振动能量，连接同种金属或异种金属的一种特殊方法。金属在进行超声波焊接时，接头间的冶金结合是母材不发生熔化的情况下实现的一种固态焊接，因此它有效地克服了电阻焊接时所产生的飞溅和氧化等现象。另外，超声波辅助钎焊可在大气环境下实现难润湿钎料与母材之间的自动填缝钎焊，它能对铜、银、铝、镍等有色金属的细丝或薄片材料进行单点焊接、多点焊接和短条状焊接。超声波在液态钎料中传播时会产生声空化效应，它能够破坏和去除固体表面的氧化膜，还能冲刷固体表面，提高表面的清洁度，进而促进液态钎料与母材基体的润湿结合，具有无钎剂节能环保、生产效率高等优秀点，适合于常规钎焊可汗的材料，特别适合于难润湿性材料的焊接，如陶瓷材料，高硅，高镁材料。

近年来，超声波辅助焊接引起了各国研究人员的广泛关注。超声作用下钎料可在不润湿母材的条件下迅速向四周均匀铺展成膜。超声波振幅越大，间隙越小，钎料粘度越小，空化密度越大，分布越均匀。近母材表面空蚀效果与空化结构分布特征变化一致。保证空化时间、增大振幅、减小间隙尺寸、提高钎料流动性、控制母材表面振动均匀性，可提高空化作用去膜效果并保证去膜的均匀性。

2. 研究的基本内容与方案

2.1基本内容

材料制备：以泡沫镍为基体，进行sn-9zn镀层，制备泡沫ni/sn-9zn复合焊料；在超声波辅助钎焊下制备cu/ni sn-9zn/cu接头。

材料表征：对泡沫ni/sn复合焊料超声钎焊cu合金接头进行结构表征和力学性能测试，通过xrd、sem等表征手段对其形貌结构、元素构成及相组成进行分析，并采用拉伸试验、剪切强度测试等材料力学测试技术对其力学性能能进行系统评估。

3. 研究计划与安排

第1-3周：查阅相关文献资料，完成开题报告

第4-5周：实验材料准备及加工

第6-10周：完成实验研究，整理实验数据

4. 参考文献（12篇以上）

[1]xiaoy,lim,wangl,etal.interfacialreactionbehaviorandmechanicalpropertiesofultrasonicallybrazedcu/zn–al/cujoints[j].materialsdesign,2015,73:42-49.

[2]xiaoy,jih,lim,etal.ultrasound-inducedequiaxialflower-likecuzn5/alcompositemicrostructureformationinal/zn–al/cujoint[j].materialsscienceandengineering:a,2014,594:135-139.

[3]wangjy,lincf,chencm.retardingthecu5zn8phasefractureatthesn–9wt.%zn/cuinterface[j].scriptamaterialia,2011,64(7):633-636.