镍基高温合金的热强性好、变形阻力大，扩散连接时要实现可靠的物理接触，必须提高连接温度或增大连接压力。特别是镍基高温合金表面含有Ti和Al的氧化膜，而且Ni在高温下也容易生成NiO，这些氧化膜性能都比较稳定，增加了扩散连接的难度。......
2023-06-26
SnPb合金体扩散偶的热稳定性优化
【摘要】：图4.7所示为退火前后该扩散偶界面的SEM照片。图4.7退火前后体扩散偶界面处的SEM照片老化前；老化1周后；老化5周后图4.8退火前后由电子显微探针测得的垂直于扩散偶界面方向上的成分分布此外，在实验中，由5Sn95Pb高铅合金与63Sn37Pb共晶合金构成的复合焊料接头在150℃、常压条件下老化数天后，也没有发现任何互扩散现象或组分混合的现象。图4.95Sn95Pb和共晶SnPb复合焊料接头在老化前后的横截面SEM照片老化前；老化后上述结果并不令人意外。
实验中，将70Pb30Sn合金与30Pb70Sn合金组成的体扩散偶在150℃下退火5周。图4.7所示为退火前后该扩散偶界面的SEM照片。图4.8为退火前后由电子显微探针测得的垂直于体扩散偶界面方向上的成分分布。若假设互扩散系数为1×10-8 cm2/s，那么可推测退火5周后，扩散偶界面处可检测到5μm宽的互扩散区，然而，实验结果则显示界面处实际检测到的互扩散区宽度远小于5μm，几乎没有发生互扩散。
图4.7 退火前后体扩散偶界面处的SEM照片
（a）老化前；（b）老化1周后；（c）老化5周后
图4.8 退火前后由电子显微探针测得的垂直于扩散偶界面方向上的成分分布
此外，在实验中，由5Sn95Pb高铅合金与63Sn37Pb共晶合金构成的复合焊料接头在150℃、常压条件下老化数天后，也没有发现任何互扩散现象或组分混合的现象。图4.9所示为复合焊料接头在老化前后的横截面SEM照片，从图中并没有探测到实质性的互扩散区[3]。
图4.9 5Sn95Pb和共晶SnPb复合焊料接头在老化前后的横截面SEM照片
（a）老化前；（b）老化后
上述结果并不令人意外。这些实验均在恒温、恒压条件下完成，当吉布斯自由能趋于最小时，两个相具有相等的化学势，因而不存在使其均质化的驱动力。只有对扩散偶施加一电流或一温度梯度时，互扩散才会发生，并导致两个相的体积分数发生改变。
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