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含镧钇元素的低碳钢焊条配方的设计

机械工程学报 2010年第20期46卷 101-105页

作者：范希营郭永环徐州师范大学机电工程学院徐州221116

目前设计碳钢焊条时,采用的经验公式中的抗拉强度碳当量(Ct)或下屈服强度碳当量(Cy)含有碳、锰、硅、钙、铬等元素换算成的碳当量,但没有确切的稀土元素换算成的碳当量,不适用于含稀土元素的焊条设计。因此,在新型焊条药皮配方开发研制... 详细信息

目前设计碳钢焊条时,采用的经验公式中的抗拉强度碳当量(Ct)或下屈服强度碳当量(Cy)含有碳、锰、硅、钙、铬等元素换算成的碳当量,但没有确切的稀土元素换算成的碳当量,不适用于含稀土元素的焊条设计。因此,在新型焊条药皮配方开发研制中,采取药皮过渡适量的镧钇元素,通过5种典型配方的熔敷金属的力学性能试验,利用Matlab函数辅助计算,曲线拟合得出含镧钇元素的熔敷金属抗拉强度(σb)和下屈服强度(σsL)定量公式,三维强度极限网状图,可预知多元稀土配方熔敷金属的σb和σsL值。结果表明,通过采用定量公式可以解决镧钇元素在现有经验公式中不能被换算成碳当量的问题,可以解决经验公式误差较大的问题,尤其能显示镧钇元素添加量与低碳钢焊条熔敷金属力学性能间的定量影响关系。

关键词：电焊条镧钇抗拉强度设计

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分型面为曲面的套类注射制品的有限元分析

高分子材料科学与工程 2013年第7期29卷 170-174页

作者：范希营郭永环李顺才江苏师范大学机电工程学院江苏徐州221116

根据塑件开口端的特殊形状,为了让推件板与曲面端吻合,推件板的形状依照塑件顶端的曲边而设计成曲面。运用Moldflow有限元软件,在模具制造之前,通过CAE软件的分析结果选择合理的成型工艺条件和冷却方法。结果表明,CAE与Pro/E的有机结合... 详细信息

根据塑件开口端的特殊形状,为了让推件板与曲面端吻合,推件板的形状依照塑件顶端的曲边而设计成曲面。运用Moldflow有限元软件,在模具制造之前,通过CAE软件的分析结果选择合理的成型工艺条件和冷却方法。结果表明,CAE与Pro/E的有机结合,可以预测可能产生熔接痕、气穴等缺陷的位置,避免了传统方法的反复试模、修模所引起的成本上升。从根本上提高了设计的准确性和高效性,大大缩短了设计周期。

关键词：注射成型模流分析 CAD CAE 曲面推件板

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氧化铈对低合金钢焊条力学性能的影响

焊接学报 2009年第10期30卷 41-44页

作者：郭永环范希营王广丰徐州师范大学机电工程学院江苏徐州221116

在低合金钢焊条药皮过渡微量的稀土氧化铈,通过用MATLAB函数辅助计算、曲线拟合,得出氧化铈与熔敷金属力学性能的定量关系公式.结果表明,定量关系公式误差较小,抗拉强度误差由原来的44 MPa降为1 MPa,下屈服强度误差由原来的100MPa降为2 ... 详细信息

在低合金钢焊条药皮过渡微量的稀土氧化铈,通过用MATLAB函数辅助计算、曲线拟合,得出氧化铈与熔敷金属力学性能的定量关系公式.结果表明,定量关系公式误差较小,抗拉强度误差由原来的44 MPa降为1 MPa,下屈服强度误差由原来的100MPa降为2 MPa.把稀土元素换算成碳当量,引入低合金钢焊条配方设计公式中,减少了试验次数,降低了焊条设计成本.

关键词：氧化铈低合金钢焊条力学性能定量关系

WLCSP器件结构优化模拟及无铅焊点可靠性

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焊接学报 2012年第2期33卷 53-56,116页

作者：张亮韩继光郭永环何成文江苏师范大学机电工程学院徐州221116 江苏科技大学先进焊接技术省级重点实验室镇江212003

构建WLCSP144器件四分之一模型,研究无铅焊点阵列的应力-应变响应.结果表明,焊点应力-应变大小和焊点的位置有密切关系,中心焊点的应力-应变最小,拐角焊点的应力-应变最大,应力和焊点位置的关系为σ(x,y)=1.78x+1.78y+0.33,焊点蠕变应... 详细信息

构建WLCSP144器件四分之一模型,研究无铅焊点阵列的应力-应变响应.结果表明,焊点应力-应变大小和焊点的位置有密切关系,中心焊点的应力-应变最小,拐角焊点的应力-应变最大,应力和焊点位置的关系为σ(x,y)=1.78x+1.78y+0.33,焊点蠕变应变和焊点位置的关系为ε(x,y)=0.006x+0.006y+0.009.同时发现焊点可靠性与器件结构有明显关系,在结构中选择聚合物作为封装材料对应的焊点可靠性较低,应该选择与PCB线膨胀系数较为匹配的材料最为适宜.焊点阵列数(焊点间距相同)的增加会降低焊点的可靠性,这主要是和阵列拐角焊点与芯片中心的距离有明显的关系.

关键词：无铅焊点焊点阵列线膨胀系数芯片中心

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氧化铈对低合金钢焊条熔敷金属的影响

机械工程学报 2009年第4期45卷 285-289页

作者：郭永环范希营高顶徐州师范大学机电工程学院徐州221116 中国矿业大学机电工程学院徐州221116

基于现有焊条性能的特点,针对典型低合金钢焊条(E5515型焊条)当焊接碳当量CE>0.4%的中、高碳钢时,焊接性较差的问题,在新型低合金钢焊条药皮配方开发研制中采取药皮过渡微量的稀土氧化物。通过冲击韧度、拉伸、硬度和金相等试验研究氧... 详细信息

基于现有焊条性能的特点,针对典型低合金钢焊条(E5515型焊条)当焊接碳当量CE>0.4%的中、高碳钢时,焊接性较差的问题,在新型低合金钢焊条药皮配方开发研制中采取药皮过渡微量的稀土氧化物。通过冲击韧度、拉伸、硬度和金相等试验研究氧化铈对低合金钢焊条熔敷金属力学性能影响和组织的影响,利用扫描电子显微镜对显微组织进行观察分析,用X射线能谱仪进行能谱分析。分析研究结果表明,加入适量的稀土氧化物能够细化熔敷金属显微组织,提高熔敷金属的冲击韧度;稀土能降低熔敷金属中的氢,从而显著降低钢的脆性转变温度。当氧化铈加入量最佳时,熔敷金属的抗拉强度提高了43.27%,屈服强度提高了52.11%,冲击韧度提高了26.49%,而硬度却不下降。

关键词：氧化铈低合金钢焊条熔敷金属组织力学性能

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含纳米铝颗粒SnAgCu钎料组织与性能

焊接学报 2013年第6期34卷 65-68,116页

作者：张亮韩继光郭永环何成文张剑江苏师范大学机电工程学院徐州221116 江苏科技大学先进焊接技术省级重点实验室镇江212003

选择在SnAgCu钎料中添加纳米铝颗粒,改善无铅钎料的性能.结果表明,微量纳米铝颗粒可以增加SnAgCu钎料的润湿铺展面积,显著提高SnAgCu焊点的拉伸力和剪切力,添加过量时钎料的润湿性能会有一定程度的下降,经过优化分析发现纳米铝颗粒的最... 详细信息

选择在SnAgCu钎料中添加纳米铝颗粒,改善无铅钎料的性能.结果表明,微量纳米铝颗粒可以增加SnAgCu钎料的润湿铺展面积,显著提高SnAgCu焊点的拉伸力和剪切力,添加过量时钎料的润湿性能会有一定程度的下降,经过优化分析发现纳米铝颗粒的最佳添加量应该控制在0.1%附近.对SnAgCu-xAl钎料的组织分析,发现纳米颗粒的添加,钎料组织得到明显的细化,树枝晶间距明显减小.对SnAgCu-xAl焊点进行蠕变拉伸测试,发现纳米铝颗粒可以显著提高SnAgCu焊点的蠕变断裂寿命,主要归因于纳米颗粒对位错的钉扎作用.

关键词：纳米颗粒无铅钎料力学性能蠕变断裂寿命

La/CeO_2稀土对熔敷金属拉伸断口形貌与力学性能的影响

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稀有金属 2013年第6期37卷 883-888页

作者：范希营郭永环张亮李顺才许以军江苏师范大学机电工程学院江苏徐州221116 徐州鸿源自动化技术有限公司江苏徐州221009

钛铁矿型焊条成本低,焊接时电弧稳定,焊缝成形美观、熔渣覆盖度好,熔敷效率较高,对焊缝中的锈、油污等不敏感,但抗裂性能差,影响焊接质量。针对钛铁矿型焊条熔敷金属抗裂性差的问题,将12种不同含量的稀土镧(La)及氧化铈(CeO2)过渡到钛... 详细信息

钛铁矿型焊条成本低,焊接时电弧稳定,焊缝成形美观、熔渣覆盖度好,熔敷效率较高,对焊缝中的锈、油污等不敏感,但抗裂性能差,影响焊接质量。针对钛铁矿型焊条熔敷金属抗裂性差的问题,将12种不同含量的稀土镧(La)及氧化铈(CeO2)过渡到钛铁矿型焊条药皮中,在螺旋式压涂机上将其压涂成钛铁矿型电焊条。按照国家标准制取试板并截取冲击及拉伸样坯,对12种熔敷金属进行了冲击试验和拉伸试验。采用扫描电镜(SEM)对含La/CeO2稀土的拉伸断口形貌进行观察,用能谱仪(EDS)分析断口夹杂物化学成分组成。结合熔敷金属的宏观力学性能,分析熔敷金属断裂的相关信息。结果表明:不含稀土的熔敷金属拉伸断口韧窝较浅,尺寸小些,熔敷金属抗拉强度、延伸率和-20℃下的冲击功分别是467.9 MPa,27%和27 J。其他加入稀土的断口可见韧窝变大变深,夹杂物尺寸变小。但La和CeO2加入的量要适当,不是越多越好,当La,CeO2在药皮中的含量分别是0.5%和0.1%时,和不加入稀土的配方相比,熔敷金属的抗拉强度提高了6.36%,延伸率提高了25.1%,冲击功提高了54.4%,成本仅提高了6.3%,具有较大的推广价值。

关键词： La CeO2 拉伸断口形貌力学性能

WLCSP30器件SnAgCuFe焊点可靠性研究（英文）

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稀有金属材料与工程 2016年第11期45卷 2823-2826页

作者：张亮郭永环孙磊何成文江苏师范大学江苏徐州221116 加州大学洛杉矶分校美国洛杉矶CA90095

研究Sn Ag Cu Fe焊点的本构方程,采用拉伸测试拟合本构模型的9个参数。基于有限元模拟应用Anand模型分析WLCSP30器件Sn Ag Cu Fe焊点的应力-应变响应。结果表明,器件最大应力集中在拐角焊点上表面,Sn Ag Cu Fe焊点应力值明显小于Sn Ag C... 详细信息

研究Sn Ag Cu Fe焊点的本构方程,采用拉伸测试拟合本构模型的9个参数。基于有限元模拟应用Anand模型分析WLCSP30器件Sn Ag Cu Fe焊点的应力-应变响应。结果表明,器件最大应力集中在拐角焊点上表面,Sn Ag Cu Fe焊点应力值明显小于Sn Ag Cu焊点。基于疲劳寿命预测模型,证实微量的Fe可以显著提高Sn Ag Cu焊点疲劳寿命,因此Sn Ag Cu Fe可以替代传统的Sn Pb应用于电子封装。

关键词： Anand模型焊点应力-应变疲劳寿命

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纳米-微米颗粒增强复合钎料研究最新进展

中南大学学报（自然科学版） 2015年第1期46卷 49-65页

作者：张亮 Tu K N 孙磊郭永环何成文江苏师范大学机电工程学院江苏徐州221116 江苏科技大学先进焊接技术省级重点实验室江苏镇江212003 Department of Materials Science and Engineering University of California

综合评论含纳米-微米颗粒无铅钎料研究与应用现状,分别介绍国内外针对金属、化合物、陶瓷、碳纳米管及高分子几种颗粒对无铅钎料性能的影响。主要从无铅钎料内部组织、界面组织、熔化特性、润湿性、力学性能和蠕变性能几方面探讨颗粒对... 详细信息

综合评论含纳米-微米颗粒无铅钎料研究与应用现状,分别介绍国内外针对金属、化合物、陶瓷、碳纳米管及高分子几种颗粒对无铅钎料性能的影响。主要从无铅钎料内部组织、界面组织、熔化特性、润湿性、力学性能和蠕变性能几方面探讨颗粒对钎料组织和性能的影响。同时简述颗粒增强的无铅钎料在应用过程中出现的问题及相应的解决措施,并对颗粒增强无铅钎料的发展趋势进行分析和展望。

关键词：无铅钎料界面组织力学性能颗粒增强