一个新颖的使用限制烧结确定粘性泊松比致密的材料外文翻译.doc

1、一个新颖的使用限制烧结确定粘性泊松比致密的材料阿拉汶Mohanram*，李相浩，加里梅辛，戴维格林介电研究中心，材料研究所，材料科学与工程系，美国宾夕法尼亚州立大学，大学科技园，PA16802，USA2004年11月17日在2005年2月1日收到;2005年2月1日 2005年3月2日摘要本文介绍了一种新技术，常压约束烧结和粘性的比喻概念的基础上，确定粘性烧结材料泊松比。该方法涉及测量自由烧结烧结率标本，标本由两个非烧结层的约束。代表数据的低温共烧陶瓷（LTCC）材料的报告。粘性的泊松比变化在93，其中同意74，从0.25密度约为0.45与模型预测。该方法只适用于在致密的中间阶段，因为是粘性材

2、料在此期间烧结。2005年金属学报公司出版，由Elsevier公司保留所有权利关键词：粘性泊松比约束烧结;低温共烧陶瓷;烧结1。介绍仍有新的活动在发展中描述和建模工具来预测烧结过程基于粘性类比1,连续烧结方法2。主要目标之一是产生实验本构参数,如粘度、粘滞泊松比值(t)支持发展烧结的本构模型。测量也有价值的计算联合烧结结构应力和失真3,如低温联合烧结陶瓷(低温共烧陶瓷)电子包裹,在发展中方法可以最小化他们。很少有人了解如何将这些特性进化在烧结过程中以及它们如何变化与射击条件。不同的模型提出了预测这些属性的演变与致密化, 但这些不同意在他们的预测1。作为反复研究人员指出,有一个明确的需要测量粘滞

3、特性和了解他们的关系以使微观结构。各种各样的技巧,包括烧结锻造10,和变化趋势,如热膨胀循环加载11、12,13不连续烧结锻造和弯曲蠕变14,已经被用来测量轴向粘度。粘性泊松比一个更富有挑战性的工作参数来衡量,因为这要求较高的预报精度收缩率、密度的测量。最近,同时高分辨率的测量的缩水在两个轴向速度和横向的方向报道。例如,左丁晓萍。15测量t在致密氧化铝通过不连续的热锻。在t范围是0.2 65%的理论密度到0.45为96%,而在吻合很好Venkatachari模型和瑞吉8。同样的,Salamone丁晓萍。16液相烧结测量t Y- X实烧结锻造下使用应用应力1和2帕。一般t远程之间0.26和0.3

4、5,从70%到90%的浓度分别为、,和价值Scherers吻合很好型17,发展高穿透力眼镜如凝胶和硅预先形式烟尘。Gillia18丁晓萍。t实特征WC-Co使用热膨胀循环荷载作用下,和一个视频引申仪器,发现t改变之间的0.1为75%在全密度分别为0.5和。值得注意的是,在理论层面上上述模型1,t是假定仅仅依靠密度。在本文中,我们提出一种新颖的测量方法确定t。该方法利用泊松烧结(19)和约束被看作是一种少得多复杂的方法相比烧结-锻造工艺测量。约束是一个方法烧结完全抑制x - y(径向)收缩的烧结材料,以在两个非烧结烧结材料层,因此限制了干缩z(轴向)方向。作为一个结果,没有必要为应用程序和控制的

5、一个外部负载提供零平面收缩。作为如下图所示,为零的情况下,外部载荷作用下,价值t的只取决于收缩的测量表现和约束的标本。在这个工作中,我们证明了测量的t市面上买得到的基于玻璃 低温共烧陶瓷系统(杜-杜邦磁带)951。数据进行了比较,结果表明:一些理论模型。2。推导粘滞泊松比在这一节中,我们推导出t成线性方程粘性材料约束的情况下烧结。以下是elastic-viscous推导的基础上类比1。考虑刚性板块与介入线性粘性(各向同性)层。运用牛顿法对粘滞层、应变率存在应力(直角座标):哪里是_e应变率、应力r、g是单轴吗粘度。下标f是指自由烧结的特点案件。为层状材料,当x - y收缩各向同性,但不等于z收

6、缩,自由烧结的特点应变率相关在凯西是各向异性的因素。表1关键假设的名单的推导中t1烧结材料是线性粘滞,即应变率的变化应用应力呈线性约束应力不断通过厚度2自由烧结速率、e_f,不受约束的压力径向收缩压抑的标本为零通过厚度因为没有外部单轴载荷对这些情况约束烧结替代Eqs。(五)、(六)到Eqs。(1)和(2),我们得到的替代Eqs。(四)、(8)进入Eq。(3),我们得到的重写(9),我们得到的对这些情况各向同性自由收缩(k = 1),Eq(10)。减少到从上决定t。重要的一点是要确保表1的假设是准确的。3。实验过程商用低温度联合烧结陶瓷材料,杜邦公司951 GreenTape(杜邦公司微型电路材

7、料,研究三角公园、NC)被使用。这是一个铅硼硅玻璃系统与氧化铝填料粒子。tapecast材料中取得的形式。原片玻璃的厚度绿色布条是100年的激光束。个人磁带铸是等静压层(IL - 4004层模型、太平洋Trinetics公司、圣马科斯,CA)和不对称的氧化铝约束层。交替录音带是在90年之前旋转纹理叠加过程中减少任何可能萎缩之间的差异(横向)x和y方向(铸造)引起的在磁带铸造微粒的取向过程。这分层压力和温度24岁。帕80 C,分别。充分的密度致密带cm3 3.12克/分。约束层氧化铝分子筛名义上由磁带铸造直径0.5米氧化铝粉(A16SG,分支部门,匹斯堡,PA)分散甲苯与粘结剂(B77305,圣

8、马科斯,福禄,CA)和修改器(圣马科斯,M1111、福禄,CA)球磨为72小时。氧化铝磁带10015 lm厚经过干燥。厚度的低温共烧陶瓷层合磁带是1.12毫米。然后,层压板挡住55毫米大小不一样品。测量了收缩行为使用通过热机械应力分析仪(岛津万能试验机,TMA-50,京都议定书,日本)与竖向荷载杆直径约3毫米。粘合剂被加热到400 C 2 C /分钟有住的1 h。样本,然后开枪峰值温度870 C 5 C /分钟。开枪后,主要以氧化铝约束层被移走,密度低温共烧陶瓷约束和无约束用阿基米德方法层。这微观组织。也烧结试样没有接触到任何一个炉测量工具比较与TMA测量。基于数据的收缩,瞬时密度烧结试样的可

9、计算任何时间在条款或表达上(4)使用(2)式。哪里是绿qg密度和qs是被解雇的密度。对于一个完全约束的标本获得可靠的数据,这是很重要的,得到准确的价值观为绿色密度和径向应变约束的标本。小试样尺寸,生坯密度的测定的维度方法很容易出错。进一步的,因为TMA只测量轴向应变,径向应变,因此,各向异性因素尚不清楚。我们用以下方法来确定绿色密度和各向异性的因素。自从解雇密度压抑的试件和总轴向缩水了是正确的认识,生坯密度可以吗计算公式的情绪智商。(12)。自从两个表现和约束试件准备下相同的试验条件下,计算生坯密度是用来表现标本。在此基础上的信息和数据在解雇密度和自由收缩、各向异性的因素在完全无约束试件密度来

10、确定使用(2)式。(13)。 与文学在协议上玻璃被挤压的余地越小9,20的基础上,假定是各向异性因素保持不变在烧结。为了验证这种假设这个系统中,发射到中级的密度标本烧结温度量。这些中级密度值是比较这些计算基于各向异性因素最终计算使用上面描述的方法。好实测和计算匹配密度较高验证固定的假设各向异性吗因素。进一步,为了确定这种材料是否被认为是粘性在烧结过程中,紧凑通过循环加载试验热膨胀12(初始应力60 kPa,加载段1分钟,卸货的时期3和1分钟在550 - 740和740 - 870 ,分别)。4。结果和讨论 轴向株的无约束和约束绘出了低温共烧陶瓷样品烧结功能温度在图1。总轴收缩全密度为21.65

11、%和28.54%的无约束和约束标本,分别。这价值观是基于至少3次单独的测试一个变异的线收缩小于0.5%表示好重现性。值得注意的是自由收缩,测量使用TMA,高于一个了样品没有接触到任何发射测量工具一个炉(14%)。这种差异是由于应用程序一个小负荷,TMA。然而,由于负载相同条件下是应用于无约束和约束都标本的推导,不会改变。利用上述方法的、绿色的密度的确定了低温共烧陶瓷层69.5%。生坯密度较高相比文献报道21对于这种材料。这是被认为是由于更高的压力和温度,24帕和80 C,分别用于喷洒树脂这项工作比MPa和65年18摄氏度文献报道21。图2中所见温度（）图1 .Z应变与烧结温度的无约束约束的标本

12、。图2。扫描电镜显微弯曲的边缘显示低温共烧陶瓷强化发射到870 C 5 C /分钟。约束层是没有意义的显示。是轻微的曲率边缘的低温共烧陶瓷标本,是因为由于不均匀收缩的约束。最大的缩水是在中间的平面和减少对氧化铝/ 低温共烧陶瓷的界面。基于收缩的中间硬度飞机,测量从显微结构和初始样品尺寸5毫米,径向平均应变的压抑标本是1%。这个命名收缩被偷了考虑到生坯密度的计算中。情绪智商。(10)是一个假设,推导零收缩在x - y平面。收缩的边缘,然而,不会明显影响的计算方法t只要低温共烧陶瓷厚度相对较低对横向维度的样品。对当前测量,表观比率是5 - 1。很明显,我们希望使用更高的宽高比标本将进一步减少错误。

13、从 (13)中k值为无约束在完全样本密度为3.95。如前所述,这个值在假定是常数烧结。这自由烧结瞬时密度数据和约束标本计算公式。(12)是情商的构想图3中。对于大多数的烧结周期、密度约束材料是低于无约束的材料。不同的值均 2%。向最后的致密化过程中,约束的标本达到解雇密度相似的无约束的材料。阿基米德密度数解雇中级烧结试图3。相对密度与烧结温度的约束和约束的标本。测量密度的标本同时也列出打断了测试比较样气温也显示在图3比较与计算数据。的误差率在测量均 0.5)。烧结身体的行为像一个强劲的弹性材料的期间最后阶段的早期和烧结,当应变利率低( 10。3。测量目标和约束的收缩在一个热膨胀标本。避免使用基

14、础板直接接触和热膨胀标本推杆。这个板应该无电抗与推杆和样本使摩擦部队到最低限度,并防止标本开通。移除约束层和测量解雇密度,计算利率收缩收缩曲线。4。基于收缩和解雇密度,计算使用情商生坯密度(14)。利用这些信息确定各向异性自由收缩因子(k)使用(2)式。(13)然后,计算油品剩下的烧结的时期。考虑收缩自由的边缘。6。结论提出了一种新颖的基于压抑烧结、提出了测量粘性泊松比率。约束烧结方法是一个可行的选择到较为复杂的技术,特别是在工业环境中使用。代表低温共烧陶瓷数据资料的报道。粘性泊松比率在74%不等密度0.25到0.45为93%。不切实际的价值观是获得在早期的和最后阶段的烧结、原因烧结材料弹性较

15、低主要是烧结变形速率( 105 s1)特点这些养老金制度。粘性分析是切实可行的在中间的致密化的政权,结束了在合理的数据是一致吗模型和统治舍雷尔 8和17。提高数据的准确性,同时测量的轴向和径向株在自由烧结会有用的。我们期望的方法多晶硅材料工作,如果一个合适的约束系统被确定。它也有可能利用该技术,即使有一个非零的外部的负荷,提供同样负荷是应用于两个标本。一个可能的精致的当前的技术可以执行这些测试标本不同的厚度、生坯密度看到自己的效果在收缩。致谢鸣谢参考文献1 Bordia RK, Scherer GW. On constrained sintering I, II, III.Acta Metal

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