对目前国内外电子和光子封装用无铅钎料研究和应用的新进展和发展趋势进行了回顾、评述和展望,重点评述了无铅钎料的种类和钎焊接头的力学性能、封装结构的可靠性和耐久性,以及目前出现的影响电子封装可靠性的一些新问题(如电迁移和锡须问题).对光子封装钎料和相关钎焊工艺也进行了简要评述.最后,探讨了电子和光子封装无铅钎料及其可靠性和耐久性研究的发展趋势.

麻纤维具有价廉质轻、自然降解、比强度和比模量高等特性,广泛应用于纤维增强复合材料的制备.本文评述了这类复合材料的研究现状,系统地介绍了苎麻、亚麻、黄麻、洋麻、剑麻和焦麻纤维增强复合材料的制备,分析评论了麻纤维的结构特点、纤维表面改性以及复合材料的各种力学性能,并展望了麻纤维增强复合材料的发展趋势.

制备PEEK-HA-CF复合材料,研究了引入CF对其力学性能和体外生物活性的影响.结果表明,CF的引入显著提高了PEEK-HA-CF的强度和模量,且其强度和模量在一定范围内具有更大的可设计性,能够在较宽的范围内满足与人体承力骨力学性能的良好匹配;PEEK-HA-CF复合材料具有良好的生物活性.

在玻璃基片上制备了含硅氧烷官能团聚芳醚酮(PPEK)/SiO_2杂化薄膜.通过对PPEK进行化学改性,得到了含硅氧烷官能团功能性树脂,对其进行了结构表征和性能测量.结果表明,在异腈酸酯基硅烷偶联剂的作用下,含硅氧烷官能团PPEK与正硅酸乙酯经溶胶-凝胶过程形成了共价型有机/无机杂化薄膜材料.用杂化薄膜修饰的基底具有很好的减摩抗磨效果,当载荷为50 mN及100 mN时,杂化薄膜的稳定摩擦系数为0.1左右,且摩擦5 h后摩擦系数变化不大.薄膜的摩擦失效机理主要为疲劳磨损.

采用粉末冶金技术制备Cu-SiO_2烧结材料,研究了Cu-SiO_2摩擦表面上的SiO_2颗粒与摩擦第三体的关系.结果表明,在摩擦中Cu-SiO_2中的SiO_2颗粒起钉扎点的作用,阻止第三体颗粒的运动,形成第三体塞积区,第三体的塞积面积和存在周期取决于SiO_2颗粒的承载能力,SiO_2颗粒的破损使第三体塞积区分解.第三体塞积区经历—个塞积-覆盖-分解-再塞积-再覆盖的过程;粘着性好的第三体充填到碎裂的SiO_2裂纹中,对SiO_2有夹持和覆盖的作用,有利于阻止碎裂的SiO_2进一步剥落.随着SiO_2含量的增加,起犁削作用的硬质点数增加,使摩擦系数提高;摩擦速度的提高伴随着温度的升高,容易形成连续而致密的第三体,有利于稳定摩擦系数;随着摩擦速度的降低,第三体疏松而不连续,容易脱离摩擦面而增大磨损量.

采用低压化学气相沉积方法在C面蓝宝石衬底上异质外延生长出高结晶质量和良好表面形貌的6H-SiC薄膜,研究了C_3H_8气体流速对薄膜结晶质量的影响.随着C_3H_8气体流速的降低,薄膜的结晶质量先增加后降低,表明薄膜的生长在开始阶段受表面反应控制,而后受质量输运控制.所得到的结晶质量最好的6H-SiC薄膜,其摇摆曲线半高宽为0.6°,已经达到单晶水平.没有使用AlN过渡层,制备出结晶质量更好的SiC薄膜,表明对于蓝宝石衬底上SiC薄膜的生长,起决定性因素的是温度,过渡层不是影响SiC薄膜结晶质量的主要因素.

根据扩散偶局部平衡原理,用电子探针微区成分分析,测定了Fe-Co-Nb三元系1173 K的等温截面相图.结果表明,Fe-Co-Nb三元扩散偶在1173 K时生成Fe_7Nb_6、Fe_2Nb和Co_7Nb_6、Co_3Nb、Co_2Nb五种中间化合物.Fe_7Nb_6与Co_7Nb_6形成连续固溶体(Fe,Co)_7Nb_6.Fe-Co-Nb三元系的1173 K等温截面由αFe+αCo+Co_3Nb,αFe+Co_3Nb+Co_2Nb,αFe+Fe_2Nb+Co_2Nb,Re_2Nb+Co_2Nb+(Fe,Co)_7Nb_6四个三相区组成,没有发现三元化合物.

用螺旋选晶法制备镍基单晶高温合金SRR99,研究了抽拉速率对其组织和性能的影响.随着抽拉速率的增大,SRR99单晶合金的铸态组织由粗枝状晶向细枝状晶演变,枝晶干与枝晶间的γ′相尺寸减小,且枝晶间γ′相的形状逐渐趋向于规则立方体形状,而γ-γ′共晶的含量增加.热处理后,在高抽拉速度下生成的共晶组织更容易固溶,形成更加均匀的组织.随着抽拉速率的增大,SRR99单晶合金的持久寿命延长.

在近球形α-Fe_2O_3颗粒的悬浮液中,以正硅酸乙酯(TEOS)为硅源,氨水和尿素为催化剂,合成了Fe_2O_3-SiO_2核一壳粒子.应用TEM、XRD对Fe_2O_3-SiO_2核-壳粒子结构进行了测定.研究了TEOS、氨水的浓度对核-壳粒子结构的影响.UV-Vis吸收光谱表明,SiO_2壳层消除了Fe_2O_3纳米粒子的表面悬挂键,产生增强的激子发射,使得核-壳粒子的吸收峰发生蓝移.根据带边吸收峰的波长计算出核-壳粒子中Fe_2O_3的禁带宽度为2.25 eV.

研究了具有不同主链分子量和侧链长度的N,N-双烷基化壳聚糖单分子膜的性质.结果表明,主链分子量越大,所形成的N,N-双烷基壳聚糖单分子膜的结构越紧密.在主链分子量相同的条件下,N,N-双烷基壳聚糖单分子膜的致密度随着侧链长度的增大而增大,表明N,N-双烷基化壳聚糖分子间的缠结嵌套和疏水相互作用力的增大.比较N,N-双烷基化壳聚糖单分子膜与相应自组装囊泡的性质发现,囊泡的药物平衡释放率随着其相应材料单分子膜压缩模量的增大而减小,呈现出一定的线性关系.单分子膜压缩模量的大小反映囊泡膜结构的紧密程度.

对锻态Ti-4.4Al-3.8Mo合金分别进行了β单相区和α+β两相区(相变点之下45℃)淬火处理,研究了亚稳相变对硬度的影响.结果表明,β单相区淬火处理的样品硬度比α+β两相区处理的样品高约10%.β单相区淬火后的相组成为全α′马氏体,自910℃的α+β两相区淬火后的相组成为等轴初生α相+α′马氏体+α″马氏体.硬度出现差异的主要原因是后者中存在硬度较低的初生α相和α″马氏体.本文修正了Ti-β稳定元素二元系亚稳相图(示意图),指出在α+α′和α+α″相区之间存在α+α′+α″相区,并使用修正后的相图解释了Ti-4.4Al-3.8Mo合金的相组成与硬度的关系.

研究了氢键对O,O-双十二酰基壳聚糖/聚乳酸(OCS/PLLA)溶液复合膜相容性的影响.结果表明,复合膜中氨基和羟基的伸缩振动谱带相对各纯组分均有明显的红移,OCS的氨基与PLLA的羰基之间存在强烈的氢键作用;随着OCS含量的增加,PLLA在2θ=16.7°和2θ=19.1°的结晶衍射峰往低角度略有偏移,峰强逐渐减弱;当OCS含量(质量分数)(?)60%时,PLLA的结晶衍射峰甚至消失,表明氢键使OCS分子链插层到PLLA的品格中,溶液法制备的复合膜具有良好的相容性;低于100℃升温可使OCS与PLLA之间的氢键加强,热处理有利于改善复合膜的相容性.

采用直流电弧放电法制备Ni-Sn纳米粒子,研究了纳米粒子的结构、成份、形貌和热稳定性.结果表明,Sn比Ni蒸发得快是纳米粒子的成份与原料明显偏差的主要原因.由于非平衡反应和极短的反应时间,得到的是含有Ni_3Sn_4的多相混合物.与低熔点的Sn纳米粒子比较,Ni-Sn金属间化合物纳米粒子在725 K左右氧化缓慢,具有良好的热稳定性.

用交替射频磁控溅射法在石英基片上沉积并退火制备了ZrW_2O_8薄膜,测量了薄膜与基片之间的结合力和薄膜厚度,研究了薄膜的负热膨胀特性.结果表明:用磁控溅射方法制备的薄膜为非晶态,表面平滑、呈颗粒状,在1200℃热处理3 min后得到立方相ZrW_2O_8薄膜,结晶薄膜的颗粒长大,薄膜与基片之间有良好的结合力.立方相ZrW_2O_8薄膜在15-200℃热膨胀系数为-24.81×10~(-6)K~(-1),200-700℃热膨胀系数为-4.78×10~(-6)K~(-1),平均热膨胀系数为-10.08×10~(-6)K~(-1).

用阴离子原位聚合法制备聚醚砜/MC尼龙6原位复合材料,研究了聚醚砜与己内酰胺、尼龙6各组分之间的相互作用.结果表明,依靠其组分之间强烈的作用力,使PES能以较小的相畴均匀的分散在尼龙6基体中;酰胺基团上的氢原子能与聚醚砜中的砜基之间产生氢键作用,从而促进了聚醚砜在己内酰胺熔体中的溶解.聚醚砜与尼龙6之间的这种氢键互作用,强烈抑制了尼龙6的分解过程,提高了复合材料的热稳定性,2%PES时,其分解温度提高了79℃.较小含量的PES对复合材料的力学性能影响较小,当其含量超过4%时,尽管复合材料的强度有所下降,但韧性显著提高,体现了刚性有机粒子增韧的作用.

用高温固相法制备Ta~(5+)掺杂的K_(2-x)La_2Ti_(3-x)Ta_xO_(10)(x=0.1-1.0)系列层状钙钛矿,用XRD,UV-VIS和BET等方法对样品进行表征,研究了钽取代钛对层状钙钛矿镧钛酸钾光催化性能的影响.结果表明,掺杂Ta降低了半导体颗粒能隙,拓展了光响应范围,提高了光催化活性.随着Ta掺杂量的增加,少量Ta团聚覆盖在材料颗粒表面,x增至0.8时发生相转变,导致光催化活性下降.结果表明,K_(1.9)La_2Ti_(2.9)Ta_(0.1)O_(10)具有最佳光催化活性.

使用不同强度和吸水率的陶粒制备次轻混凝土,测定陶粒附近界面区水泥石的微观结构,研究了陶粒吸水率对其强度和抗氯离子扩散性能的影响.结果表明,颗粒强度较高的陶粒有利于提高次轻混凝土的强度,而吸水率较高的陶粒由于其在混凝土内部较强的吸返水作用可改善陶粒与水泥石的界面粘结性能,提高混凝土的劈拉强度;吸水率较高的陶粒可细化水泥石的孔结构和降低有害孔含量,使混凝土的抗渗性能提高,且随着龄期的增长效果更为显著.

制备壳层形貌不同的羰基铁/Al_2O_3核壳复合粒子,研究了Al_2O_3纳米壳层形貌对羰基铁/Al_2O_3核壳复合粒子的抗氧化性能、微波电磁性能和吸波涂层力学性能的影响.结果表明;羰基铁/Al_2O_3核壳复合粒子的壳层形貌强烈依赖制备过程中酸的种类和pH值.与羰基铁相比,羰基铁/Al_2O_3核壳复合粒子的抗氧化性能、电磁参数及其与基体的界面相容性明显改善.均匀致密的颗粒状Al_2O_3纳米壳层有利于在保持磁导率基本不变的前提下改善热稳定性,并降低微波介电常数;纤维状的Al_2O_3壳层更有利于改善其与基体的界面相容性,提高涂层力学性能.

用热压烧结法制备C-SiC-B_4C复合材料,研究了热压温度对其显微组织和力学性能的影响.结果表明,材料的体积密度、抗折强度和断裂韧性均随着热压温度的升高而提高.在2000℃烧结的复合材料综合力学性能最佳,其体积密度、气孔率、抗折强度和断裂韧性分别达到2.81 g/cm~3、2.4%、236.7 MPa和5.4 MPa·m~(1/2).随着热压温度的提高,材料的组织经历了陶瓷相长大、C相变薄、C相和SiC逐渐致密化等过程.利用鳞片石墨C_(fg)易在压力下滑动在陶瓷基体上形成C_(fg)条状组织的特性,实现了材料的显微组织设计.碳陶复合材料的界面结合状态改善、C_(fg)条状结构和C_(fg)与陶瓷相的热膨胀不匹配是材料力学性能提高的主要原因.