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第三代半导体互连材料与低温烧结纳米铜材的研究进展

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无机材料学报 2024年第1期39卷 17-31页

作者：柯鑫谢炳卿王忠张敬国王建伟李占荣贺会军汪礼敏中国有研科技集团有限公司金属粉体材料产业技术研究院北京101407 北京有色金属研究总院北京100088 有研粉末新材料股份有限公司北京101407 重庆有研重冶新材料有限公司重庆401431

半导体材料是现代科技发展和产业革新的核心,随着高频、高压、高温、高功率等工况的日趋严峻及“双碳”目标的需要,以新型碳化硅(SiC)和氮化镓(GaN)等为代表的第三代半导体材料逐步进入工业应用。半导体产业的贯通以及市场规模的快速扩... 详细信息

半导体材料是现代科技发展和产业革新的核心,随着高频、高压、高温、高功率等工况的日趋严峻及“双碳”目标的需要,以新型碳化硅(SiC)和氮化镓(GaN)等为代表的第三代半导体材料逐步进入工业应用。半导体产业的贯通以及市场规模的快速扩大,导致摩尔定律正逐渐达到极限,先进封装互连将成为半导体行业关注的焦点。第三代半导体封装互连材料有高温焊料、瞬态液相键合材料、导电胶、低温烧结纳米Ag/Cu等几个发展方向,其中纳米Cu因其优异的导电导热性、低温烧结特性和良好的可加工性成为一种封装互连的新型方案,具有低成本、高可靠性和可扩展性,近年来从材料研究向产业链终端应用贯通的趋势非常明显。本文首先介绍了半导体材料的发展概况并总结了第三代半导体封装互连材料类别;然后结合近期研究成果进一步围绕纳米Cu低温烧结在封装互连等电子领域中的应用进行重点阐述,主要包括纳米铜粉的粒度、形貌、表面处理和烧结工艺对纳米铜烧结体导电性能和剪切性能的影响;最后总结了目前纳米铜在应用转化中面临的困境和亟待解决的难点,并展望了未来的发展方向,以期为低温烧结纳米铜领域的研究提供参考。

关键词：半导体封装互连低温烧结纳米铜综述

预变形对双峰分离非基面织构AZ31镁合金板材室温力学行为及微观组织演变的影响

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金属学报 2024年第7期60卷 881-889页

作者：汪丽佳胡励苗天虎周涛何曲波刘相果重庆理工大学材料科学与工程学院重庆400054 重庆材料研究院有限公司重庆400707 重庆中镭科技有限公司重庆400800

为揭示双峰分离非基面织构AZ31镁合金板材预变形后的室温变形行为及微观组织演化规律,对该板材施加压下量5%的深冷轧制预变形,结合室温单轴拉伸和微观组织表征实验,研究预变形对制备板材力学行为及微观组织演变的影响。结果表明,沿轧制... 详细信息

为揭示双峰分离非基面织构AZ31镁合金板材预变形后的室温变形行为及微观组织演化规律,对该板材施加压下量5%的深冷轧制预变形,结合室温单轴拉伸和微观组织表征实验,研究预变形对制备板材力学行为及微观组织演变的影响。结果表明,沿轧制方向(RD)试样的初始屈服强度和断裂延伸率较未预变形试样分别提升212.5%和降低56.9%。沿板材横向(TD)试样的初始屈服强度和断裂延伸率较未预变形试样分别降低6.7%和提升37.9%。不同方向试样初始屈服强度的差异主要是由于TD试样中TD织构组分所对应的晶粒比RD试样中双峰分离非基面织构组分所对应的晶粒更容易激活基面滑移。断裂延伸率的差异主要是由于在RD试样中,{1012}拉伸孪晶的扩张受到抑制,会较早出现{1011}压缩孪晶,而在TD试样中,{1012}拉伸孪晶可以有效扩张,且后期出现一定数量的{1011}-{1012}双孪晶来承载/协调塑性应变。

关键词： AZ31镁合金双峰分离非基面织构预变形微观组织演化塑性变形机制

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高熵合金吸波材料的研究进展

中国材料进展 2024年第3期43卷 244-251页

作者：赵金强李兰云张蔚冉赵国仙西安石油大学陕西西安710065 西安稀有金属材料研究院有限公司陕西西安710016

随着吸波材料在军事隐身技术中的应用与发展,对其性能提出了更高的要求,开发符合“薄、轻、宽、强”且环境适应性强的吸波材料成为当前研究的热点。高熵合金独特的多主元、高浓度成分组成使之具有成为吸波材料的天然优势,其优异的软磁... 详细信息

随着吸波材料在军事隐身技术中的应用与发展,对其性能提出了更高的要求,开发符合“薄、轻、宽、强”且环境适应性强的吸波材料成为当前研究的热点。高熵合金独特的多主元、高浓度成分组成使之具有成为吸波材料的天然优势,其优异的软磁性、耐腐蚀性、抗氧化性等综合性能为发展新型吸波材料提供了研究基础。高熵合金吸波材料可以通过主元种类和浓度调节,微量元素添加以及与其他材料复合等多种调控方法来提高吸波性能。综述高熵合金吸波材料的研究进展,从材料的制备方法出发,对其吸波性能的影响因素进行详细的讨论,最后对高熵合金吸波材料的未来研究方向作出展望。

关键词：高熵合金多主元制备方法复合吸波材料

N、Nb合金化对309S奥氏体不锈钢腐蚀性能的影响

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表面技术 2024年

作者：王聪王春妮刘后龙刘星辰李兰云宰伟余中狄西安石油大学材料科学与工程学院西安稀有金属材料研究院有限公司

目的以高放废液封装容器材料309S奥氏体不锈钢为研究对象，通过N、Nb联合添加改善不锈钢在Cl-环境中的耐蚀性能，并探究N、Nb元素对不锈钢耐蚀性能的影响机理。方法采用扫描电镜、X射线衍射、形状测量激光扫描系统、X射线光电子能谱等... 详细信息

目的以高放废液封装容器材料309S奥氏体不锈钢为研究对象，通过N、Nb联合添加改善不锈钢在Cl-环境中的耐蚀性能，并探究N、Nb元素对不锈钢耐蚀性能的影响机理。方法采用扫描电镜、X射线衍射、形状测量激光扫描系统、X射线光电子能谱等手段，对不锈钢的微观组织及钝化膜成分进行分析，从击穿电位、极化电阻及腐蚀形貌等方面揭示了N、Nb元素对不锈钢耐腐蚀性能影响机理。结果 N的添加可以促进含Nb钢中耐蚀的Nb(C，N)析出以及难溶的Nb2O5腐蚀产物形成。同时，部分N转化为NH3/NH4+，提高局部pH，有利于表面再钝化。因此，N、Nb联合添加的309S不锈钢展现出优异的耐蚀性能。相比商用309S不锈钢，添加0.17wt.% N和0.45wt.% Nb的不锈钢在3.5wt.%NaCl溶液中击穿电位由0.20V提升至0.96V，自腐蚀电流密度从2.529×10-7A·cm-2减小到0.793×10-7A·cm-2。6wt.%FeCl3-0.16wt.%HCl溶液浸泡腐蚀120h后，N、Nb联合添加的不锈钢点蚀坑数目最少，平均表面粗糙度(Sa)、最大点蚀坑宽度(Wmax)和最大点蚀坑深度(Dmax)均最小，展现出良好的耐蚀性能；仅添加Nb不添加N的不锈钢其击穿电位略低于309S不锈钢，Sa最大，点蚀坑向纵深方向扩展严重。结论N、Nb联合添加能有效抑制点蚀坑的萌生与扩展，显著提高不锈钢耐腐蚀性能，而单独添加Nb效果较差。

关键词： 309S不锈钢 N、Nb联合添加腐蚀性能协同作用

GH4169合金中富铌相的定量统计分布表征方法研究及应用

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冶金分析 2024年第4期44卷 1-8页

作者：宋妍王蓬杨植岗周晴晴李冬玲鲍磊钢铁研究总院有限公司金属材料表征北京市重点实验室钢研纳克检测技术股份有限公司

GH4169合金中加入了大量的铌元素来提高其高温强度，在其制备过程中不可避免产生铌偏析，并导致较多富铌相的产生，这些富铌相的形貌、数量、尺寸及其分布均会对材料的力学性能产生直接影响，因此有必要对富铌相进行原位定量统计分布表... 详细信息

GH4169合金中加入了大量的铌元素来提高其高温强度，在其制备过程中不可避免产生铌偏析，并导致较多富铌相的产生，这些富铌相的形貌、数量、尺寸及其分布均会对材料的力学性能产生直接影响，因此有必要对富铌相进行原位定量统计分布表征。本文基于扫描电子显微镜(SEM)多视场自动采集和能谱高效分析技术，建立了GH4169合金大尺寸范围内全域微米级富铌相的定量统计分布表征方法，通过对扫描电子显微镜亮度、对比度进行设置，能谱计数采集时间的优化，实现了富铌相颗粒与基体组织图像的良好分割和微米级富铌相的可靠检出，获得了测试区域内全域富铌相的位置、形貌、尺寸、数量等信息，并绘制了富铌相二维分布图和尺寸频度分布图谱。将方法应用于GH4169合金棒材横截面不同区域富铌相的定量统计分布表征，探讨了棒材中心到边缘富铌相数量、尺寸分布的演变规律。富铌相数量呈中心、边缘少，r/2(r为半径)处多的趋势；富铌相中心平均尺寸最大，r/2与边缘富铌相平均尺寸较为接近，较中心处有减小趋势。对后续改进工艺，降低富铌相的尺寸提供了参考。

关键词：富铌相扫描电子显微镜(SEM) 能谱(EDS) 定量统计分布 GH4169合金尺寸数量

马鞍山长江公铁大桥2100 MPa高强度钢绞线斜拉索及锚具研制

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桥梁建设 2024年第1期54卷 1-7页

作者：张强李冰郝玉柱周琦中铁大桥勘测设计院集团有限公司湖北武汉430056 宁安铁路公司(合肥枢纽指挥部) 安徽合肥230001 威胜利工程有限公司安徽合肥230001 河间市宝泽龙金属材料有限公司河北河间062450

巢马铁路马鞍山长江公铁大桥副汊航道桥为(58+168+392+168+58)m双塔三索面钢桁梁斜拉桥,斜拉索设计采用抗拉强度2100 MPa、抗疲劳应力幅280 MPa的∅15.2 mm低松弛PE镀锌钢绞线拉索。为保证高强度钢绞线斜拉索的力学及锚固性能,根据其技... 详细信息

巢马铁路马鞍山长江公铁大桥副汊航道桥为(58+168+392+168+58)m双塔三索面钢桁梁斜拉桥,斜拉索设计采用抗拉强度2100 MPa、抗疲劳应力幅280 MPa的∅15.2 mm低松弛PE镀锌钢绞线拉索。为保证高强度钢绞线斜拉索的力学及锚固性能,根据其技术指标要求,在1860 MPa钢绞线基础上,研制2100 MPa钢绞线及配套锚具。通过提高钢绞线原材料盘条中C、Si、Mn元素含量及改进钢丝拉拔工艺,选择直径14.0 mm的PQS92Si-HT盘条为2100 MPa钢绞线原材料。为提高钢绞线的锚固性能,夹片选择20CrMnTi钢,夹片长度52 mm、牙高0.45 mm、锥角6°10′、表面粗糙度R a3.2以上且表面硬度不低于56 HRC。根据2100 MPa钢绞线锚具的载荷变化和现行锚具锚板的材料性能,锚板选择40Cr钢,并进行调质处理。对研制的2100 MPa钢绞线及配套锚具进行单孔锚及斜拉索锚具组件疲劳试验及疲劳后静载试验。结果表明:研制的2100 MPa钢绞线及其锚具组件均满足规范要求,可应用于马鞍山长江公铁大桥副汊航道桥。

关键词：公路铁路两用桥斜拉桥斜拉索钢绞线锚具夹片疲劳试验静载试验

基于微束X射线荧光光谱的907A钢元素偏析与带状组织探究

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冶金分析 2024年第1期44卷 1-9页

作者：褚梦婕孙宇晗李冬玲林双平沈学静王海舟钢铁研究总院有限公司北京科技大学金属材料表征北京市重点实验室钢研纳克检测技术股份有限公司

907A钢作为我国自行开发研制的船用低碳结构钢，已广泛应用于常规船舶建造中，其铸坯热轧过程中常会形成带状组织的缺陷，造成铸坯成分和组织结构的不均匀并严重影响钢材后续加工性能和使用性能。因此为了保证907A钢的质量，必须对其带... 详细信息

907A钢作为我国自行开发研制的船用低碳结构钢，已广泛应用于常规船舶建造中，其铸坯热轧过程中常会形成带状组织的缺陷，造成铸坯成分和组织结构的不均匀并严重影响钢材后续加工性能和使用性能。因此为了保证907A钢的质量，必须对其带状组织进行分布表征。目前907A钢带状组织主要通过金相法进行评级来表征，样品表面需要经过腐蚀处理，制样较为困难，也无法反映元素的偏析情况。实验研究了基于微束X射线荧光光谱(μ-XRF)的907A钢带状组织和元素偏析的原位统计分布分析表征方法，针对907A钢的组成元素和含量范围优化了微束X射线荧光光谱的测定参数，并引入与待测样品成分相近的低碳钢合金光谱标准样品对仪器定量模型进行了校正，获得了907A钢中4种主要合金元素Ni、Mn、Cr、Cu的含量二维分布表征。发现当扫描步距为10μm时，Ni、Mn、Cr元素含量二维分布图和金相测得的带状组织分布图谱具有较好的一致性，说明可以采用微束X射线荧光光谱法表征钢中带状组织分布。经统计解析，发现Cr元素分布相对较为均匀，统计偏析度为5%左右，其余3种元素偏析较为明显，统计偏析度均接近或超过了10%。同时也考察了不同元素在带状组织上的分布规律，发现深色带状组织上Mn、Cr、Ni元素存在明显的正偏析，带状组织上的元素偏析度都大于1,Ni元素的富集导致的正偏析最为明显。

关键词： 907A钢微束X射线荧光光谱(μ-XRF) 元素偏析带状组织含量分布低碳结构钢

DIEVAR热作模具钢的元素偏析及均匀化热处理

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金属热处理 2024年第7期49卷 139-146页

作者：杜思敏陈文雄胡峰荣任金桥崔小康周志明成都先进金属材料产业技术研究院股份有限公司四川成都610303 海洋装备用金属材料及其应用国家重点实验室辽宁鞍山114009 攀钢集团江油长城特殊钢有限公司技术中心四川江油621700 重庆理工大学材料科学与工程学院重庆400054

利用光学显微镜(OM)、扫描电镜能谱分析(SEM/EDS)、电子探针(EPMA)、Thermo-Calc热力学计算等方法,分析了DIEVAR热作模具钢电渣锭的铸态组织、析出相及元素偏析特征,并研究了高温均匀化热处理(1260、1280、1300℃)对其微观组织、碳化物... 详细信息

利用光学显微镜(OM)、扫描电镜能谱分析(SEM/EDS)、电子探针(EPMA)、Thermo-Calc热力学计算等方法,分析了DIEVAR热作模具钢电渣锭的铸态组织、析出相及元素偏析特征,并研究了高温均匀化热处理(1260、1280、1300℃)对其微观组织、碳化物及元素分布的影响规律。结果表明,DIEVAR热作模具钢铸态枝晶组织发达,二次枝晶较显著,Cr、Mo、V元素在枝晶间富集,其偏析程度大小顺序依次为Mo>V>Cr,枝晶间析出相为M_(23)C_(6)、M_(6)C和MC碳化物;随着均匀化温度的升高和保温时间的延长,枝晶组织逐渐变得模糊直至消失,碳化物回溶形成一定的元素扩散区并逐渐扩散,直至与基体充分融合,期间元素扩散快慢程度依次为Cr>Mo>V;根据均匀化热处理后枝晶形貌、碳化物回溶、元素扩散及Mo元素的残余偏析指数情况,综合实际工业生产成本考虑,确定DIEVAR钢的最佳均匀化热处理工艺为1280℃×8 h。

关键词： DIEVAR热作模具钢显微组织偏析均匀化

影响高炉燃料比关键因素的讨论——兼论适宜的直接还原度

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钢铁 2024年第7期59卷 1-8页

作者：项钟庸徐万仁童小平中冶赛迪工程技术有限公司总工办重庆401122 北京建龙重工集团有限公司炼铁技术开发部北京100070 北京瑞尔非金属材料有限公司北京100086

影响高炉燃料比的关键因素一直是炼铁界争论的课题。对于直接还原度或吨铁热消耗量在降低燃料比中的作用问题,涉及高炉理论和生产操作实践,对炼铁观念、技术发展方向以及生产技术方针都有重大的影响。如2020年提出的“以风量为纲,以炉... 详细信息

影响高炉燃料比的关键因素一直是炼铁界争论的课题。对于直接还原度或吨铁热消耗量在降低燃料比中的作用问题,涉及高炉理论和生产操作实践,对炼铁观念、技术发展方向以及生产技术方针都有重大的影响。如2020年提出的“以风量为纲,以炉温为基础”的生产原则,造成燃料比居高不下。为了深入探究决定燃料比的关键因素,采用Rist线图和评价高炉生产效率的方法对22座容积大于4000 m^(3)高炉的生产数据进行了计算和分析,结果表明,吨铁热消耗量对燃料比的高低起着关键的作用。这说明影响高炉燃料比的决定性因素是风口燃烧燃料量和吨铁风口耗氧量,而不是直接还原度。此外,用还原动力学和评价高炉生产效率的方法,对某公司高炉采用大风量和过度中心加焦操作模式而煤气利用率和炉身效率却很高的问题进行了分析,认为这是违反高炉冶炼规律的。高炉冶炼应该遵循炼铁界普遍认同的高效、优质、低耗、长寿、环保的基本原则和技术方针,以降低燃料比为中心,高效利用资源、能源,提升生产的效率和效益。

关键词：直接还原度吨铁总热需要量吨铁风口耗氧量燃料比炉身效率