Nội dung được dịch bởi AI, chỉ mang tính chất tham khảo
Cải thiện độ ổn định cơ học của mối nối hàn siêu âm Al/Cu cho tab pin bằng cách sử dụng lớp liên kết Ni điện phân
Tóm tắt
Độ ổn định của mối nối tab pin Al/Cu trong môi trường khắc nghiệt đã trở thành một vấn đề nghiêm trọng trong lĩnh vực xe điện. Mối hàn siêu âm (USW) Al/Cu có thể dễ dàng bị suy giảm dưới điều kiện lão hóa nhiệt. Sự phát triển của các lớp hợp kim liên kim loại (IMC) lớn và sự hình thành lỗ Kirkendall tại giao diện Al/Cu là nguyên nhân chính dẫn đến sự suy giảm của mối nối sau quá trình lão hóa nhiệt. Để khắc phục những vấn đề này, một lớp liên kết Ni đã được áp dụng để ức chế sự phát triển của IMC trong mối hàn USW Al/Cu. Nghiên cứu so sánh cho thấy, so với độ bền cắt chồng ở trạng thái liên kết, độ bền của các mối nối có lớp liên kết Ni vẫn tương đối ổn định sau 1000 giờ lão hóa, trong khi đó độ bền của các mối nối Al/Cu giảm theo thời gian. Khi không có lớp liên kết Ni, sự phát triển của IMC xảy ra, dẫn đến sự hình thành của CuAl2, Cu9Al4 và CuAl, cuối cùng dẫn đến sự hình thành lỗ Kirkendall và lỗ vi mô. Sự kết hợp của nồng độ ứng suất tại giao diện Cu/Cu9Al4 và sự hình thành lỗ tại mối nối Al/Cu đã tạo điều kiện cho sự phát triển của vết nứt dọc theo lớp IMC, gây ra gãy giòn và giảm độ bền của mối nối. Ngược lại, sự hiện diện của lớp liên kết Ni đã ngăn chặn sự hình thành rõ ràng của IMC. Bằng cách ức chế sự phát triển IMC quá mức và sự hình thành lỗ tại giao diện, lớp liên kết Ni đã cải thiện đáng kể độ ổn định cơ học của các mối hàn USW giữa các kết nối tab pin Al và Cu.
Từ khóa
#Al/Cu #hàn siêu âm #lớp liên kết Ni #lão hóa nhiệt #hợp kim liên kim loại #độ bền mối nốiTài liệu tham khảo
R. Faria, P. Moura, J. Delgado, A.T. De Almeida, Energy Convers. Manag. 61, 19 (2012)
V. Dimatteo, A. Ascari, A. Fortunato, J. Manuf. Process. 44, 158 (2019)
A. Das, A. Barai, I. Masters, D. Williams, World Electr. Veh. J. 10, 55 (2019)
J. Feng, X. Songbai, D. Wei, Mater. Des. 42, 156 (2012)
L. Zhou, Z.Y. Li, X.G. Song, C.W. Tan, Z.Z. He, Y.X. Huang, J.C. Feng, J. Alloys Compd. 717, 78 (2017)
C.Y. Kong, R.C. Soar, P.M. Dickens, Mater. Sci. Eng. A 363, 99 (2003)
Y.Y. Zhao, D. Li, Y.S. Zhang, Sci. Technol. Weld. Join. 18, 354 (2013)
A. Das, T.R. Ashwin, A. Barai, J. Energy Storage. 22, 239 (2019)
C.-P. Liu, S.-J. Chang, Y.-F. Liu, W.-S. Chen, J. Mater. Process. Technol. 267, 90 (2019)
T.H. Kim, J. Yum, S.J. Hu, J.P. Spicer, J.A. Abell, CIRP Ann. Manuf. Technol. 60, 17 (2011)
Z.L. Ni, F.X. Ye, Mater. Lett. 185, 204 (2016)
V.K. Patel, S.D. Bhole, D.L. Chen, Sci. Technol. Weld. Join. 17, 342 (2012)
T.H. Lee, Y.J. Lee, K.T. Park, H.H. Nersisyan, H.G. Jeong, J.H. Lee, J. Mater. Process. Technol. 213, 487 (2013)
R. Balasundaram, V.K. Patel, S.D. Bhole, D.L. Chen, Mater. Sci. Eng. A 607, 277 (2014)
L.H. Shah, N.H. Othman, A. Gerlich, Sci. Technol. Weld. Join. 23, 256 (2018)
S.W. Kuk, H.J. Ryu, J. Yu, J. Alloys Compd. 589, 455 (2014)
K. Cho, J. Baek, C. Balamurugan, H. Im, H.-J. Kim, J. Ind. Eng. Chem. 106, 537 (2022)
K. Chen, Y. Zhang, H. Wang, Ultrasonics. 75, 9 (2017)
A. Siddiq, E. Ghassemieh, Mech. Mater. 40, 982 (2008)
W.F. Gale, T.C. Totemeir, Smithells Metals Reference Book, 8th ed. (Elsevier Butterworth-Heinemann, Oxford, 2004), pp. 13-1–8
G. Neumann, C. Tuijin, Self-Diffusion and Impurity Diffusion in Pure Metals (Elsevier, Oxford, 2009), pp. 278–283
A. Laik, K. Bhanumurthy, G.B. Kale, Defect Diffus. Forum 279, 63 (2008)
C.-Y. Chen, W.-S. Hwang, Mater. Trans. 48, 1938 (2007)
R.A. Hamm, J.M. Vandenberg, J. Appl. Phys. 56, 293 (1984)
H. Xu, C. Liu, V.V. Silberschmidt, S.S. Pramana, T.J. White, Z. Chen, V.L. Acoff, Acta Mater. 59, 5661 (2011)
R. Huang, Y.Y. Tan, J. Walter, H. Pape, X. Fan, H. Koerner, Proceedings of 13th International Thermal, Mechanical and Multi-Physics Simulation and Experiments in Microelectronics and Microsystems (EuroSimE) (2012)
T.H. Lee, M.S. Sim, S.H. Joo, K.T. Park, H.G. Jeong, J.H. Lee, Trans. Nonferrous Met. Soc. China. 26, 456 (2016)
M. Pourabbas, A. Abdollah-Zadeh, M. Sarvari, F. Movassagh-Alanagh, M. Pouranvari, Sci. Technol. Weld. Join. 25, 549 (2020)
M.H.M. Kouters, G.H.M. Gubbels, O.D.S. Ferreira, Microelectron. Reliab. 53, 1068 (2013)
T. Wang, M. Komarasamy, K. Liu, R.S. Mishra, Mater. Sci. Eng. A 737, 85 (2018)
L. Pan, P. Li, X. Hao, J. Zhou, H. Dong, J. Mater. Process. Technol. 255, 308 (2018)
S.H. Ryu, J.H. Park, C.S. Lee, J.C. Lee, S.H. Ahn, S.T. Oh, Mater. Trans. 50, 1553 (2009)
E.R. Waliach, G.J. Davies, Met. Technol. 4, 183 (1977)