- Код статьи
- S30346215S0015323025070096-1
- DOI
- 10.7868/S3034621525070096
- Тип публикации
- Статья
- Статус публикации
- Опубликовано
- Авторы
- Том/ Выпуск
- Том 126 / Номер выпуска 7
- Страницы
- 817-825
- Аннотация
- Работа посвящена вопросам численного моделирования процессов диффузии в биметалле "алюминий–медь" методом конечных элементов. Основное внимание уделено описанию особенностей взаимной диффузии в процессе термообработки биметаллических алюминиево-медных материалов и процессу образования и роста интерметаллидных соединений в системе "алюминий–медь" при воздействии повышенной температуры. Использование миграционной модели диффузии позволило учесть влияние температуры и концентрации напряжений на процесс отжига и взаимодействие материалов и соединений при нагреве, что невозможно реализовать с применением стандартной диффузионной модели, а также получить графики распределения концентрации меди и алюминия при различных температурах и времени отжигов. Реализован программный алгоритм образования и роста интерметаллидных соединений в образце с учетом температуры отжига и концентрации диффундирующих элементов согласно диаграмме фазового равновесия "алюминий–медь". Благодаря этому были получены слои интерметаллидов, возникающих на границе раздела металлов в процессе взаимной диффузии меди и алюминия, что наблюдали и в экспериментах. Показано, что численный эксперимент дает хорошее качественное и количественное совпадение с экспериментальными значениями толщины диффузионного слоя, на границе раздела "алюминий–медь" показывает совпадающие с натурным экспериментом в пределах погрешности размеры возникших фаз.
- Ключевые слова
- алюминий медь взаимная диффузия численное моделирование интерметаллические соединения метод конечных элементов миграционная модель
- Дата публикации
- 26.08.2025
- Год выхода
- 2025
- Всего подписок
- 0
- Всего просмотров
- 43
Библиография
- 1. Wadsworth J., Lesuer D.R. Ancient and modern laminated composites – from the Great Pyramid of Gizch to Y2K // Materials Characteriz. 2000. V. 45. No. 4–5. P. 289–313.
- 2. Chen C.Y., Hwang W.S. Effect of annealing on the interfacial structure of aluminum-copper joints // Mater. Trans. 2007. V. 48. No. 7. P. 1938–1947.
- 3. Hua FA., Song H.W., Sun T., Li J.P. Inter-diffusion based analytical model for growth kinetics of IMC layers at roll bonded cu/ai interface during annealing process // Met. Mater. Intern. 2020. V. 26. P. 333–345.
- 4. Nokhrin A., Shadrina I., Chuvil'deev V., Kopylov V., Berendeev N., Murashov A., Bobrov A., Tabachkova N., Smirnova E., Faddeev M. Investigation of thermal stability of microstructure and mechanical properties of bimetallic fine grained wires from Al–0.25% Zr–(Sc, Hf) alloys // Mater. 2021. V. 15. No. 1. P. 185.
- 5. Hug E., Bellido N. Brittleness study of intermetallic (Cu, Al) layers in copper clad aluminium thin wires // Mater. Sci. Eng.: A. 2011. V. 528. No. 22. P. 7103–7106.
- 6. Wu S.P., Cai X.L., Zhou L., Yang C.J., Li W.H., Cheng Y.C. Contribution of Mechanical Activation on the Growth of Intermetallic Compound Layers at the Cu/Al Interface during Vacuum Hot Pressing // Trans. Indian Institute of Metals. 2022. V. 75. No. 8. P. 2129–2137.
- 7. Amani H., Soltanieh M. Intermetallic phase formation in explosively welded Al/Cu bimetals // Metal. Mater. Trans. B. 2016. V. 47. P. 2524–2534.
- 8. Cao F., Zhang P., Zou J., Wang T. The formation and growth of intermetallic compounds during interdiffusion of Al/Cu bimetals // Mater. Research Express. 2022. V. 9. No. 5. P. 056503.
- 9. Haidemenopoulos G.N., Zervaki A.D., Kamousi H., Honizopoulos E., Mangana F. Fracture behavior of bimetallic Al-Cu LBW joints // Proceedings of ICEAF III. 2013. P. 26–28.
- 10. Галлагер Р. Метод конечных элементов. Основы. Пер. с англ. М.: Мир, 1984. 428 с., ил.
- 11. Kirchheim R. Stress and electromigration in Al lines of integrated circuits // Acta Metal. Mater. 1992. V. 40. No. 2. P. 309–323.
- 12. Соколовский В.В. Теория пластичности. М.: Высшая школа, 1969. 608 с.
- 13. Okamoto H., Schlesinger M.E., Mueller E.M. (ed.). Alloy phase diagrams. ASM international, 2016.
- 14. Zhou W., Liu L., Li B., Song Q., Wu P. Structural, elastic, and electronic properties of Al Cu intermetallics from first principles calculations // J. Electronic Mater. 2009. V. 38. P. 356–364.
- 15. Zobac O., Kroupa A., Zemanova A., Richter K.W. Experimental description of the Al Cu binary phase diagram // Metal. Mater. Trans. A. 2019. V. 50. P. 3805–3815.
- 16. https://ansyshelp.ansys.com
- 17. Крейт Ф., Блэк У. Основы теплопередачи. Пер. с англ. под ред. Н. А. Анфимова. М.: Мир, 1983. 512 с., ил.
- 18. Weide Zaage K., Kashanchi F., Aubel O. Simulation of migration effects in nanoscaled copper metallizations // Microelectronics Reliability. 2008. V. 48. No. 8. P. 1398–1402.
- 19. Фрост Г.Дж., Эшби М.Ф. Карты механизмов деформации. Челябинск: Металлургия, 1989. 328 с.
- 20. Wei Y., Chen Y., Niu R., Yang Q., Luo Y., Zou J. Study on the Thermal Conductivity of Cu/Al Joints with Different Interfacial Microstructures // Adv. Mater. Sci. Eng. 2022. V. 2022. No. 1. P. 7040685.
- 21. Чувильдеев В.Н. Неравновесные границы зерен в металлах. Теория и приложения. М.: Физматлит, 2004. 303 с.
