银/可伐合金/银复合薄带的制备工艺与力学性能研究

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可伐合金具有良好的导电、焊接、组织稳定性、熔接性能和抗原子氧氧化等特性,已经在航天领域得到广泛应用。银/可伐合金/银是具有重大应用需求的空间电池互连材料,但当前的表面镀膜工艺存在无法卷对卷制备,制品的稳定性可靠性差等问题。本论文结合航天八院提出的连续化制备高性能银/可伐合金/银的互连材料的技术需求,开展了轧制复合法制备银/可伐合金/银复合薄带的工艺与理论研究。论文主要研究了室温轧制复合银/可伐合金/银复合薄带的复合工艺及扩散退火工艺。分析了不同银/可伐厚度配比的轧制复合的效果,采用金相显微镜、扫描电子显微镜、能谱仪等研究了复合工艺、退火温度和退火时间对复合界面微观组织和界面结合情况的影响。采用室温拉伸实验测试了退火后银/可伐合金/银复合薄带的力学性能,分析讨论了复合薄带微观组织以及界面结合效果对退火后复合薄带力学性能的影响。复合银/可伐厚度配比为15:50的坯料,复合前,采用黄铜进行包裹有利于稳定轧制。相比于银/可伐厚度配比为15:50和50:50的情况,厚度配比为100:50的复合薄带界面结合效果及分层厚度均更为理想,层间未出现明显的分层或空隙。复合样品的剥离测试及表征结果显示,随着压下率的提升,轧制复合样品的结合更好,而且界面位置银层内部金属挤出量要高于可伐层的挤出量。银和可伐厚度配比为100:50的复合薄带在800℃~900℃的退火温度区间进行退火,退火时间为10 h~14 h。对退火后的样品进行SEM及EDS分析,发现界面基本没有金属间化合物生成,但形成了冶金结合,可伐合金向银侧的扩散深度约为1μm。复合薄带的应变速率为1.11 ×10-4 s-1的室温拉伸实验表明,扩散退火的样品相较于轧制后的样品屈服强度和抗拉强度降低,伸长率显著提升。850℃退火12 h后的复合薄带的屈服强度为108.7MPa,抗拉强度为166.3 MPa,伸长率为7.86%,其拉伸断口可伐层为典型的韧窝形貌,表明断裂形式为韧性断裂。退火后的复合薄带在拉伸过程中呈现出协调变形的效果,拉断后银层和可伐层之间存在部分结合点,表明扩散退火有效改善了样品的界面结合效果。对于微米级分层厚度复合薄带制备,表面处理阶段复合层的不均匀性会有较为明显的遗传性。轧制复合时,局部区域凸起的可伐合金会嵌入银层,退火后这些区域的银/可伐合金的扩散层更深,对提高复合薄带的力学性能较为有利。
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