界面材料本構(gòu)關(guān)系及界面的仿生強(qiáng)化研究

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1、申請(qǐng)上海交通大學(xué)工學(xué)博士學(xué)位論文界面材料本構(gòu)關(guān)系及界面的仿生強(qiáng)化研究論文作者學(xué)號(hào)張宇明指導(dǎo)教師許金泉MingDao專(zhuān)業(yè)答辯日期固體力學(xué)ADissertationSubmittedtoShanghaiJiaoTongUniversityfortheDegreeofDoctorofPhilosophyConstitutiveRelationofInterfaciaIMateriaIandBio--inspiredInterracialStrengtheningStrategyinBondedDissimilarMaterialsYUMING

2、ZHANGSupervisor：Prof．JINQUANXu，Dr．MINGDAODEPT．OFENGINEERINGMECHANICS，SCHOOLOFNAOCESHANGHAIJIAOTONGUNIVERSITYSHANGHAI．P．R．CHINAJanuaxy，2013上海交通大學(xué)‘學(xué)位論文原創(chuàng)性聲明本人鄭重聲明：所呈交的學(xué)位論文，是本人在導(dǎo)師的指導(dǎo)下；獨(dú)立進(jìn)行研究工作所取得的成果。除文中已經(jīng)注明引用的內(nèi)容外，本論文不包含任何其他個(gè)人或集體已經(jīng)發(fā)表或撰寫(xiě)過(guò)的作品成果。對(duì)本文的研究做出重要貢獻(xiàn)的個(gè)人和集體，均己在文中以明確方式標(biāo)明。

3、本人完全意識(shí)到本聲明的法律結(jié)果由本人承擔(dān)。學(xué)位論文作者簽名：匙主蛆日期：蘭!!至年—L月—整日上海交通大學(xué)學(xué)位論文版權(quán)使用授權(quán)書(shū)本學(xué)位論文作者完全了解學(xué)校有關(guān)保留、使用學(xué)位論文的規(guī)定，同意學(xué)校保留并向國(guó)家有關(guān)部門(mén)或機(jī)構(gòu)送交論文的復(fù)印件和電子版，允許論文被查閱和借閱。本人授權(quán)上海交通大學(xué)可以將本學(xué)位論文的全部或部分內(nèi)容編入有關(guān)數(shù)據(jù)庫(kù)進(jìn)行檢索，可以采用影印、縮印或掃描等復(fù)制手段保存和匯編本學(xué)位論文。保密口，在本學(xué)位論文屬于不保密酊。(請(qǐng)?jiān)谝陨戏娇騼?nèi)打“4”)學(xué)位論文作者簽名：塑叁壘迅日期：蘭!至年L月笪日年解密后適用本授權(quán)書(shū)。指導(dǎo)教師簽名：

4、日期：絲』芝年L月墮日撇蚶?撇徽議書(shū)喲刪姓張字明學(xué)號(hào)l0050i090221霎襄I固體力學(xué)蓄翥l2013一01—12l翥謄l上海交通大學(xué)徐匯教師活動(dòng)中心會(huì)議室孝旨導(dǎo)教師許金泉論文題目界面材料本構(gòu)及界面的仿生強(qiáng)化研究投票農(nóng)決結(jié)果：』評(píng)語(yǔ)帛I決議：(同意票數(shù)，實(shí)到委員數(shù)／應(yīng)到委員數(shù))答辯結(jié)論：口通過(guò)口未通過(guò)該論文實(shí)驗(yàn)與理論相結(jié)合，研究了界面材料本構(gòu)關(guān)系及界面仿生強(qiáng)化的問(wèn)題，選題具要的理論意義和應(yīng)用價(jià)值。主要?jiǎng)?chuàng)新點(diǎn)如下：(1)在系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)研究釬料大溫度范圍下的蠕變性能基礎(chǔ)上，發(fā)現(xiàn)了釬料在233K一,393K時(shí)會(huì)發(fā)生明顯的蠕變變形。(2)提出了一

5、個(gè)適用于大溫度范圍(233K～393K)的蠕變本構(gòu)關(guān)系。(3)探索了梯形、鋸齒型及其分形結(jié)構(gòu)的界面強(qiáng)化效果，提出了新的界面強(qiáng)化仿生方法。．論文公式推導(dǎo)正確，實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)可信，結(jié)論可靠，寫(xiě)作規(guī)范。論文工作表明，作者具備了扎實(shí)的基礎(chǔ)知識(shí)和專(zhuān)業(yè)技能，具有獨(dú)立從事科學(xué)研究的能力。答辯過(guò)程中表述清楚，回答問(wèn)題正確。經(jīng)過(guò)答辯委員會(huì)無(wú)記名投票表決，全票(5票)致通過(guò)論文答辯，并建議授予工學(xué)博士學(xué)位。仲駑陪?乙日．沙I7年f月渺日牧c1辯蠶口姒2k囂成‘●貝簽名彤{務(wù)姓名職稱(chēng)單位簽名土席仲政教授同濟(jì)大學(xué)委員張俊乾教授上海大學(xué)委員霍永忠教授復(fù)旦大學(xué)委員王熙教

6、授上海交通大學(xué)委員馮淼林研究員上海交通大學(xué)唼員蠶負(fù)秘}；4風(fēng)林¨0教授上海交通大學(xué)界面材料本構(gòu)關(guān)系及界面的仿生強(qiáng)化研究摘要電子封裝芯片、仿生復(fù)合材料等結(jié)合材料將不同的材料按一定規(guī)律組合在一起，在整體上得到單一材料所不具有的多功能特性。因其結(jié)合面附近材料的性質(zhì)存在差異，結(jié)合材料的破壞一般始于界面層失效或界面剝離。無(wú)論是界面層失效還是界面剝離，整個(gè)結(jié)合材料將無(wú)法再滿足工程應(yīng)用對(duì)其功能和可靠性的要求。而解決其可靠性問(wèn)題，一方面涉及到如何描述新材料中界面層的力學(xué)特性；另一方面關(guān)系到如何從復(fù)雜的材料組合中選擇優(yōu)化的材料層數(shù)、組合順序以及界面連接形

7、式。因此，本文就以上問(wèn)題提出以下創(chuàng)新點(diǎn)和解決途徑：文章先以電子封裝芯片中的界面層材¨b5Sn、Sn3A90．5Cu釬料為例，在靜態(tài)拉伸中得到兩種釬料在_40。C一--120。C范圍內(nèi)的等效彈性模量和屈服強(qiáng)度。參考靜態(tài)拉伸測(cè)試的結(jié)果，通過(guò)系統(tǒng)的蠕變測(cè)試得到釬料的蠕變性能，尤其是以往常被忽略的釬料在低溫區(qū)的蠕變性能。接著以熱疲勞實(shí)驗(yàn)考察電子封裝芯片中界面層的低周疲勞破壞。在熱循環(huán)荷載下，疲勞裂紋從釬料層的界面端附近開(kāi)始起裂，通過(guò)測(cè)量芯片的管壓降并輔以微觀結(jié)構(gòu)觀察的方法，得出基于工程應(yīng)用和結(jié)構(gòu)完整性的芯片裂紋萌生壽命。運(yùn)用已有的數(shù)值模擬方法，

8、擬合出預(yù)測(cè)芯片疲勞壽命的Coffin-Manson經(jīng)驗(yàn)公式?；谇懊鎯刹降墓ぷ?，在傳統(tǒng)的雙曲正弦蠕變模型和冪函數(shù)蠕變模型的基礎(chǔ)上提出新的加權(quán)形式的本構(gòu)關(guān)系。該本構(gòu)關(guān)系系統(tǒng)考慮了釬料在復(fù)雜應(yīng)力、溫度組合下的蠕