Ni改性GNSs对SnAgCuRE/Cu钎焊接头热老化特性的影响

作     者：王悔改 张柯柯 王冰莹 王要利 Wang Huigai;Zhang Keke;Wang Bingying;Wang Yaoli

作者机构：河南科技大学材料科学与工程学院河南洛阳471023 有色金属新材料与先进加工技术省部共建协同创新中心有色金属共性技术河南省协同创新中心河南洛阳471023 

出 版 物：《稀有金属材料与工程》 (Rare Metal Materials and Engineering)

年 卷 期：2024年第53卷第6期

页      面：1523-1535页

核心收录：

学科分类：08[工学] 080502[工学-材料学] 0805[工学-材料科学与工程（可授工学、理学学位）] 

基　　金：National Natural Science Foundation of China(U1604132) Key Technology Research and Development Program of Henan Province(222102230114) Major Scientific Research Foundation of Higher Education of Henan Province,China(23B430003) 

主　　题：Ni-GNSs/SnAgCuRE系复合钎料 界面IMC 钎焊接头 热老化 组织与性能 

摘      要：以Sn2.5Ag0.7Cu0.1RE0.05Ni无铅钎料合金为研究对象,基于石墨烯纳米片(GNS)独特的结构、优异的物理性能和力学性能,以其为复合钎料的增强相,开展基于Ni改性GNSs(Ni-GNSs)增强Sn Ag Cu RE系复合钎料/Cu的钎焊和钎焊接头热老化试验,探讨NiGNSs对复合钎料组织及钎焊接头热老化失效断裂机制的影响。结果表明:Ni-GNSs的加入,抑制了复合钎料的线膨胀,产生晶格畸变,导致位错产生,金属间化合物(IMC)颗粒分布在位错线附近,与位错发生交互作用,阻碍位错运动,强化复合钎料,进而强化复合钎料接头。随着热老化时间延长,钎焊接头界面IMC层厚度增加,剪切强度降低;其中,添加0.05%(质量分数)GNSs的复合钎料接头剪切强度降幅最小,为8.9%,且热老化384 h后,其剪切强度仍高于Sn2.5Ag0.7Cu0.1RE0.05Ni/Cu合金接头热老化前的剪切强度。NiGNSs的加入,使复合钎料钎焊接头界面IMC的生长系数明显降低,有效缓解了复合钎料/Cu钎焊接头热老化过程中力学性能的降低,进而改变复合钎料/Cu钎焊接头的热老化失效断裂机制,最终影响接头的可靠性。Sn2.5Ag0.7Cu0.1RE0.05Ni/Cu钎焊接头的断裂位置由热老化前的钎缝区向钎缝/界面IMC移动,变为韧脆混合断裂;而添加0.05%(质量分数)GNSs复合钎料接头的断裂位置均在钎缝区,为韧性断裂,钎焊接头可靠性较高。