焊接后热处理对线性摩擦焊接Ti60/Ti17异种钛合金接头微观组织和力学性能的影响

《Materials Chemistry and Physics: Sustainability and Energy》：Effect of post-weld heat treatment on microstructure and mechanical properties of linear friction welded Ti60/Ti17 dissimilar titanium alloy joint

超声辅助焊接与银纳米片改性石墨烯协同优化Sn-3.0Ag-0.5Cu焊料微观结构及力学性能，显著提升硬度（+14.32%）、弹性模量（+20.85%）和剪切强度（26.26MPa），断裂模式完全延性化。

　　

吴志祥|陈文静|谭思凡|江雄新|胡晓武

南昌大学先进制造学院，中国南昌330031

摘要

使用增强颗粒是研究人员为优化无铅焊料合金的微观结构并提高其机械性能而采用的关键方法。本研究系统地阐明了超声辅助焊接与控制浓度的银纳米颗粒改性石墨烯纳米片（Ag-GNSs）增强剂共同作用时的协同机制，这些机制协同优化了Sn-3.0Ag-0.5Cu（SAC305）复合焊料的微观结构并提升了其机械性能。实验结果表明，引入Ag-GNSs显著降低了凝固过冷度，并通过异质形核作用细化了β-Sn晶粒，同时改变了晶体的取向。超声处理利用空化效应和声流效应将界面金属间化合物（IMCs）的形态从扇贝状转变为树枝状，从而显著提升了焊料的润湿性能。Ag-GNSs通过阻碍原子扩散抑制了界面IMC层的过度生长，并在其晶界处起到了固定作用，进一步细化了IMC结构。机械测试显示，添加0.1 wt% Ag-GNSs的复合焊料表现出最佳的增强效果：硬度提高了14.32%，弹性模量提高了20.85%，焊缝的剪切强度达到了26.26 MPa，断裂模式从韧性-脆性混合转变为完全韧性断裂。此外，超声处理还增强了断裂表面的粗糙度，使得所有焊缝均呈现完全韧性断裂模式。本研究为高可靠性电子封装焊料的成分与工艺协同设计提供了理论框架和实验依据。