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如何早期診斷和規(guī)范治療類風濕和強直性脊柱炎,我中心15年來,經(jīng)治數(shù)十萬例這兩種關(guān)節(jié)病,深有體會。
一、早發(fā)現(xiàn)、早治療,關(guān)鍵抓住頭兩年
類風濕的早期病變部位為關(guān)節(jié)囊內(nèi)層滑膜發(fā)炎,表現(xiàn)為充血、水腫和增生。此時患者四肢有對稱性關(guān)節(jié)疼痛、腫脹、活動困難、早晨關(guān)節(jié)發(fā)僵,臨床上將這一階段稱為類風關(guān)的早期。此期化驗檢查有血沉快、抗“O”高、類風濕因子陽性,X線片僅有軟組織腫脹,但35%左右查不出類風濕因子,主要根據(jù)臨床癥狀不可輕易排除類風濕?;颊卟痪貌粌H有關(guān)節(jié)疼痛和腫脹,還出現(xiàn)關(guān)節(jié)變形、強直和不能逆轉(zhuǎn)的功能障礙。X線片上可見關(guān)節(jié)間隙模糊、糜爛、變窄和炎癥等異常。這一階段稱為類風關(guān)晚期。通常頭兩年的滑膜炎如未得到及時合理的治療,90%的關(guān)節(jié)損傷在此期間發(fā)生。一旦關(guān)節(jié)被破壞,即使以后的治療恰當,也難以完全修復,因此類風關(guān)發(fā)病的頭兩年是決定預后的關(guān)鍵時期,任何拖延、誤診和誤治都將造成關(guān)節(jié)的終身殘疾。
對類風關(guān)的早期患者,只要有關(guān)節(jié)周圍軟組織腫脹、疼痛、類風濕因子陽性、血沉快或正常,x線拍片證實骨質(zhì)沒有破壞,或只有輕度骨質(zhì)疏松即可確診,特別要注意手指、足趾小關(guān)節(jié)疼痛、腫脹、壓痛,尤其是晨僵的臨床癥狀和體征。哪怕只有一個手指關(guān)節(jié)疼痛、晨僵,超過6周就要認真檢查,化驗類風濕因子、血沉、C-反應(yīng)蛋白、抗核抗體等,即使均是呈陰性也要邊觀察邊治療,不要輕易排除類風濕。
對強直性脊柱炎的早期診斷要注意患者腰、髖、腿疼痛反復發(fā)作的特點,進行全面檢查,脊柱外觀有無畸形、脊柱活動(前屈、后伸、左右屈伸)有無障礙、受限,尤其兩骶關(guān)節(jié)確診十分重要,如X線拍片關(guān)節(jié)間隙欠清晰或模糊不清,邊緣不整齊,血沉加快,如有條件可作HLA-B27,如陽性即可診斷為早期強直性脊柱炎。
二、早期綜合治療類風濕
類風關(guān)是一種以關(guān)節(jié)病變?yōu)橹鞯娜硇宰陨砻庖卟?,過去稱為膠原性疾病。健康人人體免疫功能要平衡,不可過高也不能過低,調(diào)節(jié)免疫使之平衡是治療此病十分重要的一環(huán)。如我院對此病及強直性脊柱炎患者的治療無論早期、晚期均以具有雙相調(diào)節(jié)作用的系列螞蟻制劑為首選藥物,不僅無副作用,而且遠期療效較理想。螞蟻全身都是寶,有廣泛的藥理作用和抗衰老功效,還能在提高身體素質(zhì)的基礎(chǔ)上發(fā)揮療效。但類風濕畢竟是頑癥,病情復雜、變化多端,治療不能墨守成規(guī),要博采眾長,中西醫(yī)結(jié)合。
Abstract: Based on the related concrete test, before the initial setting of the concrete,the changing relation between friction force and adhesive force of concrete with time was made in this paper, in order to get the calculation formula of pipe joint promotion resistance, and it was better verified compared with the actual engineering.
關(guān)鍵詞: 地下連續(xù)墻;接頭管;提拔阻力
Key words: underground continuous wall;joint pipe;promote resistance
中圖分類號:TU476+.3 文獻標識碼:A 文章編號:1006-4311(2013)12-0096-03
0 引言
隨著我國經(jīng)濟的快速發(fā)展,城市建設(shè)、礦山開發(fā)、水利興修、交通建設(shè)等得到大力發(fā)展,地下連續(xù)墻以其墻體剛度大、防滲性能好、適用地層廣泛、易于保證質(zhì)量等特點廣泛應(yīng)用于城市建設(shè)的基坑支護、水利工程、交通工程、礦山工程、鐵路工程等,地下連續(xù)墻可以做為擋土止水和做為結(jié)構(gòu)承重被普遍采用。現(xiàn)代地下連續(xù)墻技術(shù)的飛快發(fā)展得益于兩個重要條件:一是挖槽的工藝與機具的不斷更新,二是墻段接頭技術(shù)的發(fā)展。墻體接頭技術(shù)直接制約和影響墻體的質(zhì)量。對地下連續(xù)墻而言,無論防滲、承重,接頭技術(shù)都至關(guān)重要。地下連續(xù)墻接頭技術(shù)有很多種,接頭管法就是其中之一。接頭管就是在挖好的槽段兩端放下直徑等于或略小于槽段厚度的鋼管,然后在槽段中下放鋼筋籠,澆筑混凝土,待混凝土初凝之后,將接頭管拔出,形成圓弧形端口,這樣可與相鄰槽段混凝土嵌接起來,如圖1所示。在以往的工程實踐中,接頭管的提拔時間是憑經(jīng)驗加以估算的,缺乏科學依據(jù)。往往會出現(xiàn)以下現(xiàn)象:①接頭管提拔過早,接頭管提拔過早會影響混凝土連續(xù)墻的質(zhì)量。②接頭管提拔過遲:合理掌握接頭管起拔時間對施工及工程質(zhì)量有很大影響。
1 混凝土初凝前的有關(guān)物理力學性質(zhì)的實驗分析
1.1 混凝土初凝前的內(nèi)摩擦角?準t的測定 為了得到混凝土初凝前不同時刻的內(nèi)摩擦角?準t,采用了如圖2所示的剪切實驗裝置。實驗采用C20混凝土,坍落度為18cm,水泥為400號普通硅酸鹽水泥。實驗測得如圖3所示的混凝土剪切破壞基線。破壞基線與橫軸的夾角?準t就是混凝土的內(nèi)摩擦角?準t。從圖3中可以得出:初凝前的混凝土內(nèi)摩擦角t是隨時間而變化的。依據(jù)圖3,還可以作出內(nèi)摩擦角?準t與時間t的關(guān)系,如圖4所示,即初凝前混凝土的內(nèi)摩擦角?準t與時間t成正比。從圖3中還可以得到混凝土的抗剪強度τ0(即σ=0時的剪應(yīng)力τ值)也隨時間t而變化。同樣可作出剪切強度τ0與時間t的關(guān)系,如圖5所示。
應(yīng)該說明,初凝前混凝土的內(nèi)摩擦角?準t很難從試驗中直接測定出來,故此采用剪切裝置測定的初凝前混凝土內(nèi)摩擦角是間接和近似的。
1.2 混凝土初凝前的粘結(jié)力測定 從尚未凝固的混固的混凝土提升接頭管時,接頭管除受到混凝土摩擦阻力外,同時還有混凝土的粘結(jié)力作用。粘結(jié)力是因混凝土拌合料中水泥顆粒的水化作用而產(chǎn)生的混凝土與管壁之間的膠結(jié)力。其測定裝置示意圖如圖6所示。顯然,粘結(jié)力的大小也是隨時間而變化的,通過圖6實驗裝置,測得了粘結(jié)力Rt隨時間而變的規(guī)律。如圖7所示。從實驗中可以歸納出圖示曲線;曲線顯示在混凝土初凝前粘結(jié)力都很小,但是隨著時間的推移尤其是超過水泥的初凝時間以后凝結(jié)力會急劇增加。因此在混凝土初凝之前提拔接頭管的阻力主要是由混凝土的側(cè)壓力產(chǎn)生的摩擦力,而粘結(jié)力的影響非常小。
1.3 初凝前混凝土與接頭管的摩擦系數(shù)測定 為了確定提升接頭管的阻力,則必須測出初凝前的混凝土與接頭管的摩擦系數(shù)。測試裝置如圖8所示。經(jīng)實驗測試,在接近混凝土初凝前后,混凝土與接頭管摩擦系數(shù)值為0.38~0.47之間。
2 提拔接頭管時間與阻力的確定
澆注混凝土時,接頭管埋入混凝土的深度隨著混凝土頂面的逐漸上升而逐漸增加。待混凝土澆筑深度達到一定深度時,就要提拔接頭管。提拔過早,混凝土會竄入接頭管處;提拔過晚,提拔過晚則會導致提拔阻力過大而接頭管提拔不出來。提拔阻力主要是由未凝固的混凝土與接頭管之間的摩擦力、粘結(jié)力以及管子的自重組成。通過前面的試驗我們知道初凝前混凝土與管子之間的粘結(jié)力非常小,可以忽略,因此由摩擦力和自重兩部分組成了提升阻力。初凝后,粘結(jié)力不能忽略不計,而且會成為提拔阻力的主要部分,甚至成為握裹力,直接握裹住接頭管,使接頭管提拔不出去。
初凝前的混凝土處于塑性粘稠狀態(tài),可視為有粘性的松散體,這時可應(yīng)用莫爾應(yīng)力圓求其側(cè)壓力。如圖9所示,圖中斜線為某一時間的剪切破壞基線,根據(jù)莫爾強度理論,剪切破壞基線就是莫爾臨界包絡(luò)線?,F(xiàn)研究深度為h處的混凝土,其豎向應(yīng)力為σ1=γch?h(γch為混凝土在泥漿中的浮容重)。圖中OC=σ1,OB=σ3,那么σ3就是深度為h處的混凝土的水平壓力,即側(cè)壓力P=σ3。由圖9可知,應(yīng)力圓半徑為R=(γch?h-P)/2,又由tan?準t=τ0/AO,得AO=τ0/tan?準t
sin?準t=R/(AO+σ3+R)
■(γch?h-σ3)/[τ0/tan?準t+σ3+■(γch?h-σ3)]
整理得到σ3=γch?h[(1-sin?準t)/(1+sin?準t)-2τ0cos?準t/(1+sin?準t)]
式中:(1-sin?準t)/(1+sin?準t)=tan(45°-?準t/2)
cos?準t/(1+sin?準t)=tan(45°-?準t/2)
所以:σ3=P=γch?h?tan(45°-?準t/2)-2τ0tan(45°-?準t/2)(1)
(1)式中tan(45°-?準t/2)是無粘性松散體的側(cè)壓系數(shù)。故混凝土初凝前的側(cè)壓力較無粘性松散體的側(cè)壓力為小。初凝前混凝土的內(nèi)摩擦角?準t隨時間變化。因此混凝土的側(cè)壓力也隨時間而變化。從圖4和圖5中,可總結(jié)內(nèi)摩擦角、混凝土抗剪強度與時間關(guān)系如下:
?準t=9t+8(2)
τ0=0.03t+0.24(3)
式中:?準t―混凝土初凝前某時刻的內(nèi)摩擦角,(度);τ0―初凝前混凝土的抗剪強度,(kg/m2);t―時間,(小時)。
若混凝土面上升速度為v,則距混凝土面h深度處的混凝土經(jīng)歷了t時間,即t=h/v(4)
將(2)(3)(4)、帶入(1)式中,得到P=γch?h?tan(45°-■(■+8))-2(■+0.24)tan(45°-■(■+8))(5)
式中:γch―混凝土在泥漿中的容重,(kg/m3);v―混凝土上升速度,(m/h);h―計算點距混凝土面的深度,(m)。
根據(jù)公式(5)得出了混凝土面在不同上升速度時的側(cè)壓力曲線,如圖10所示。對于地下連續(xù)墻工程,由于混凝土的使用量非常大,因此不可能在混凝土初凝前完成整個工程的澆灌,因此如果混凝土面上升速度過大,不僅僅給施工造成很大的困難,而且還會將導管埋入過深而導致堵管事故,并且如果接頭管埋入過深還會增加接頭管的提升阻力。但是如果混凝土面上升速度過小,導管插入深度也小,不易控制每次提升速度,因此,本文建議混凝土面上升速度以4m~5m為宜。
在圖10中可看出,混凝土產(chǎn)生的側(cè)壓力沿深度方向呈曲線變化,在最大側(cè)壓深度一下,由于混凝土失去了流動性而自撐力增強,因此側(cè)壓會隨著深度的增加而減小。由于接頭管緊靠端部的槽壁,因而受到混凝土側(cè)壓力的時候不會產(chǎn)生側(cè)向位移,這種側(cè)壓力稱為靜止側(cè)壓力。混凝土對接頭管的側(cè)壓力計算簡圖如圖11所示。最大側(cè)壓力Pmax位于混凝土面一下hg深度的地方,hg以下的側(cè)壓力假定為常數(shù),為計算簡便計,hg以上的側(cè)壓力符合二次拋物線的變化規(guī)律,即
當h
P=Pmax=[2h/hg-(h/hg)2](6)
當h?叟hg時,P=Pmax(7)
其中:Pmax=γchtan(45°-■(■+8))-2(■+0.24)tan(45°-■(■+8))式中:Pmax―最大側(cè)壓力,(KN/m2);hg―最大側(cè)壓力點距混凝土表面深度,(m);h―計算點距混凝土表面的深度,(m)。
最大側(cè)壓力Pmax和最大側(cè)壓力點深度hg都與混凝土的流動性及混凝土面上升速度有關(guān)。由圖10可以查出最大側(cè)壓力及相應(yīng)的hg。
綜合上述分析,提升接頭管的總阻力,即總提拔力E為摩擦力S和管重Q之和。由圖11可得
E=S+Q=■μπDPmax[2h/hg-(h/hg)2]dh+μπDPmax(H-hg)+Q(8)
將(8)式積分后,簡化得到
E=μπDPmax(H-■hg)+Q(9)
式中μ―摩擦系數(shù);D―接頭管外徑,(m);H―接頭管插入混凝土的深度,(m);Q―接頭管在泥漿中的重量,(KN)。
若提拔時間拖后在初凝后一小時,則粘結(jié)力不能忽略,此時提拔阻力應(yīng)為:
E=μπDPmax(H-■hg)+Q+■πDvH(10)
式中v―粘結(jié)力系數(shù)。
從公式(10)中可以看出,隨著時間的推移,公式前兩項變化不大,而粘結(jié)力誰時間的變化極大,當初凝后一小時后在提拔接頭管時,粘結(jié)力這項將是前兩項的3倍。所以提拔接頭管的時間定在混凝土初凝時刻最為恰當。
下面從一個算例中可以看出粘結(jié)力的影響。
3 算例
河北省邱莊水庫大壩防滲工程,采用地下連續(xù)墻作為壩體的防滲墻,墻身達60米,墻厚設(shè)計為0.6米。采用C25混凝土,其容重為24KN/m3,泥漿容重為13KN/m3、接頭管直徑為0.58米,接頭管長為16米,接頭管壁厚為0.8cm?;炷恋某跄龝r間經(jīng)測定為T=3小時,澆注混凝土時,混凝土面上升速度接近4m/小時,接頭管在混凝土中埋入深度為14米。混凝土與接頭管的摩擦系數(shù)為0.4。接頭管在泥漿中的自重為Q=Dπ?t?L?(γs-γm)
=0.58×3.14×0.008×16×(78-13)=15.15KN
由圖10,可查得Pmax=38KN/m2,hg=10.8m,考慮到混凝土不能完全把接頭管包裹住,所以提升接頭管的摩擦阻力應(yīng)適降低,取其為70%。則摩擦阻力為
S=0.7μπDPmax(H-■hg)
=0.7×0.4×3.14×0.58×38×(14-■×10.8)
=201.53
總提升阻力為E=S+Q=201.53+15.15=216.68KN
當提拔時間拖后一小時后,其粘結(jié)力系數(shù)取為50KN/平方米
E=μπDPmax(H-■hg)+Q+■πDvH
E=216.68+■πDvH=216.68KN+637.42KN
=854.1KN
根據(jù)現(xiàn)場實測,當在初凝時刻提拔接頭管時的總提升阻力為20.3噸,折合為203KN。計算所得為216.68KN,理論計算與實測相接近,當提拔接頭管時間拖后一小時后,提拔總阻力將增加4倍多。這說明上述理論分析及計算是正確的,本理論及公式可以指導工程實踐,為工程建設(shè)服務(wù)。
參考文獻:
[1]陸震銓等.地下連續(xù)墻的理論與實踐.北京:中國鐵道出版社,1987,158~163.
關(guān)鍵詞:超聲腹部探頭;腔內(nèi)探頭;婦科病灶部位及可疑區(qū)域
傳統(tǒng)觀念認為,探頭頻率6.5~10 MHZ腔內(nèi)探頭用于腔內(nèi)的超聲檢查,即:經(jīng)陰道或直腸檢查子宮、附件、前列腺、直腸。自2012年1月~2015年7月,我科將腹部探頭與腔內(nèi)探頭選擇性的經(jīng)腹壁途徑聯(lián)合運用于婦科疾病的診斷,可提高診斷正確率。現(xiàn)將運用體會總結(jié)如下。
1 資料與方法
1.1一般資料 2012年1月~2015年7月,先使用腹部探頭進行子宮、卵巢的檢查,發(fā)現(xiàn)病灶及可疑區(qū)域,對檢查者做一定的篩選,再用腔內(nèi)探頭經(jīng)腹壁對該區(qū)域進行重點掃差。隨機抽取子宮檢查224例,卵巢檢查100例,根據(jù)檢查部位的深度分為A、B兩組,將腹部探頭使用放大(ZOOM)功能作為對照組,腹部探頭聯(lián)合腔內(nèi)探頭經(jīng)腹壁檢查作為實驗組,在同一檢查者的相部位做對比觀察,結(jié)合手術(shù)、病理檢查、其他影像檢查、隨訪認同來判斷檢查效果。
1.2檢查人群的篩選
1.2.1不適用人群 ①腸氣多,肥胖腹壁厚;②病灶直徑>5.0 cm;③病灶位置深在,病灶距皮膚的垂直深度超過8 cm;④子宮后壁及宮頸病變;⑤膀胱過度充盈狀態(tài)。
1.2.2適用人群 使用腹部探頭檢查存在疑點或診斷信心不足,除以上不適宜檢查人群外,均可以試用該方法檢查。檢查適用的優(yōu)勢人群:①不能經(jīng)陰道檢查者:如陰道流血多、未曾有性生活的女性;②拒絕經(jīng)陰道、直腸做超聲檢查者;③剖腹產(chǎn)后子宮與腹壁粘連宮頸較長,經(jīng)陰道超聲檢查難于探及宮底及雙側(cè)卵巢者;④病灶小,位置表淺的病變。
1.3方法 使用GE-logiq7彩色多普勒超聲顯像儀,腹部探頭頻率3.5~5 MHz,腔內(nèi)探頭8~10 MHz。PHILIPSIU22彩色多普勒超聲顯像儀,腹部探頭頻率4.0~5 MHz,腔內(nèi)探頭6.5~10 MHz。囑檢查者適度充盈膀胱,縱切面以充盈膀胱的前壁高于子宮底2 cm為宜,剖腹產(chǎn)后子宮與腹壁粘連宮頸較長者以患者有充分的尿意但能忍受為宜,總之,以子宮縱切面為標準,膀胱無回聲區(qū)將周圍腸管推開,恰能清晰顯示包括子宮底在內(nèi)的子宮長軸完整輪廓為適度[1]?;颊呷∑脚P位,先使用腹部探頭進行連續(xù)多切面掃差,發(fā)現(xiàn)可疑病灶及區(qū)域后,更換腔內(nèi)探頭經(jīng)腹壁進行檢查。
1.4統(tǒng)計學方法 采用SPSS 18軟件進行統(tǒng)計分析,以P
2 結(jié)果
2.1子宮的檢查
224例抽樣檢查的疾病組成:早孕135例,葡萄胎2例,子宮前壁小肌瘤(直徑
2.1.1按檢查病灶的深度分組及檢查例數(shù),見表1。
2.1.2 A組對照組與實驗組檢查效果對比,病灶深度
2.1.3 B組對照組與實驗組檢查效果對比,病灶深度4~8 cm病灶大小1.0~5.0 cm檢查例數(shù):100例,見表3。
2.2卵巢的檢查
100例抽樣檢查的疾病組成:囊腫48例,黃體24例,卵泡20例,畸胎瘤3例,鈣化斑3例,囊腺瘤1例,卵巢癌1例。
2.2.1按檢查病灶的深度分組及檢查例數(shù),見表4。
2.2.2 A組對照組與實驗組檢查效果對比,病灶深度
2.2.3 B組對照組與實驗組檢查效果比較,病灶深度4~8 cm病灶大小2.0~5.0 cm檢查例數(shù):50例,見表6。
對照組與實驗組比較:在子宮、卵巢的檢查中,腹部探頭有選擇的聯(lián)合腔內(nèi)探頭經(jīng)腹壁使用(實驗組),與腹部探頭使用放大(ZOOM)功能檢查(對照組)效果比較,P
3 討論
在子宮、卵巢疾病的診斷中超聲檢查實用、經(jīng)濟、簡便、效果好,尤其是經(jīng)陰道超聲檢查。臨床工作中,一部分人經(jīng)陰道、直腸超聲檢查存在一定的限制或檢查效果欠佳,使用腹部探頭檢查,即時使用放大功能。高頻超聲提高了橫向和縱向分辨力,更好的分辨出軟組織間細微的聲阻抗差別[2],能明顯改善圖像質(zhì)量,較易發(fā)現(xiàn)病灶。探頭頻率提高后,超聲的穿透力隨之下降,遠場的分辨力下降,尤其是10 MHz的高頻探頭,大范圍及深部組織的檢查就受到限制。因此,在使用頻率3.5~5 MHz腹部探頭發(fā)現(xiàn)病灶及可疑區(qū)域后,再聯(lián)合使用腔內(nèi)探頭(頻率6.5~10 MHz)經(jīng)腹部對病灶進行重點掃差,腔內(nèi)探頭頻率較腹部探頭高,較10 MHz的高頻探頭頻率低,它不僅能使超聲的分辨力提高,穿透力也有保障,對病灶部位的邊界、其內(nèi)的細微結(jié)構(gòu)、囊液的透聲、囊內(nèi)隆起性病變的基底部、血供、孕囊內(nèi)的胎芽、卵黃囊、胎管搏動均能提高顯示質(zhì)量,能給超聲醫(yī)生的診斷提供了較早、清晰的影像資料。腔內(nèi)探頭面積小,經(jīng)腹壁不適宜大面積掃查,所以要聯(lián)合使用腹部探頭做宏觀檢查,運用該方法檢查者無痛苦,無感染風險、無需特殊準備,不增加費用,超聲醫(yī)生只需切換探頭即可實現(xiàn)檢查,診斷準確率提高,可作為子宮、卵巢檢查的有效補充手段。以下圖片為兩種探頭檢查效果對比,見圖1。
參考文獻:
本論文在Bi-Ge-Ni-Cu系釬料中加入不同含量的Ag元素,研究在150℃下進行300小時時效對其界面組織及其接頭剪切強度的影響,并分析該釬料與Cu基體釬焊后界面成分及形貌變化,結(jié)果表明:釬料與銅基板界面處沒有金屬間化合物生成,只存在機械連接。隨著Ag含量的增加,界面附近的釬料中雖然沒有新相生成,但釬料中富Ag相明顯增多,并且Cu基板表面變得越來越粗糙。Ag元素的加入能夠提高Bi-XAg-0.4Ni-0.1Ge-0.2Cu/Cu的剪切強度,隨著Ag元素含量的增加,剪切強度逐漸提高,Ag含量為14wt%剪切強度最大。經(jīng)分析得到,影響B(tài)i-XAg-0.4Ni-0.1Ge-0.2Cu/Cu接頭強度的原因有三點:a、從斷口顯微組織圖中可觀察到斷口處存在不致密性缺陷,包括大包圍和小包圍現(xiàn)象,并且這些焊接缺陷為釬料裂紋的起點。b、斷裂大多發(fā)生在釬料與銅的結(jié)合處,說明兩者間接合強度不高。c、在釬料中存在硬脆的NiBi3化合物,容易在此處發(fā)生斷裂。
關(guān)鍵詞 高溫無鉛釬料;時效;顯微組織;剪切強度
中圖分類號: C35 文獻標識碼: A
1.引言
現(xiàn)代電子工業(yè)的發(fā)展,對電子產(chǎn)品提出了越來越高的要求。雖然在 RoHS 指令中對高熔點 Pb 基釬料暫時豁免,但隨著技術(shù)的進步和環(huán)保要求的提高,高熔點釬料的無鉛化勢在必行[1]。目前,高溫用電子組裝無鉛釬料尚處于探索研究階段,還未找到一種合適的無鉛釬料來代替高 Pb 釬料。尋找、添加新的元素改性稀土金屬加入到有色金屬及其合金中時,利用其較高的化學活性和較大的原子半徑,可起到細化晶粒、改善金相組織的作用,進而達到改善合金力學性能、物理性能和加工性能的目的,所以可以考慮在Sn-Cu-Ni的基礎(chǔ)上再添加微量稀土元素或其它元素,研究開發(fā)可能具有更好性能的新型Sn-Cu-Ni-X-(Y)釬料合金。研究還表明,稀土添加量的最佳質(zhì)量分數(shù)應(yīng)控制在(0. 05 % ~0. 25% )之間[2]。而有些學者則認為稀土的添加將使釬料潤濕性能變差[3]。而適量添加稀土元素(Ce、La)到Sn-9Zn中卻可以顯著改善其潤濕性能[4]。因此,本文選擇Bi-Cu-Ge-Ni系無鉛釬料為基礎(chǔ),加入不同含量的Ag元素,觀察300小時時效后界面處的顯微組織,通過掃描電鏡進行界面分析,同時測試300小時時效后接頭剪切強度及觀察并分析斷口情況。
2.試驗方法
本試驗采用了不同于以上的合金熔煉方法。即采用高頻感應(yīng)加熱機作為熱源,用石英管作為熔化器皿,再通入惰性氣體進行保護,避免產(chǎn)生大量氧化爐渣,減少合金燒損。這種方法特點是操作簡單、熱效率高、升溫快、金屬燒損少;加熱過程中在電磁力的作用下,熔融的液態(tài)金屬能夠快速旋轉(zhuǎn)攪拌,使試樣的成分均勻。將熔煉好的釬料制備成老化和剪切試樣,使用高溫老化爐對試樣進行老化,時效時間為300小時;應(yīng)用拉升試驗機進行剪切拉伸測試,將失效試樣進行掃描電鏡分析微觀組織形貌和斷口形貌。不同釬料元素的質(zhì)量配比分別為Bi-2Ag-0.4Ni-0.1Ge-0.2Cu,Bi-5Ag-0.4Ni-0.1Ge-0.2Cu ,Bi-8Ag-0.4Ni-0.1Ge-0.2Cu,Bi-11Ag-0.4Ni-0.1Ge-0.2Cu,Bi-14 Ag-0.4Ni-0.1Ge-0.2Cu,釬料合金試樣均為30g。
1.Bi-Ag-Cu-Ni-Ge釬料配比方案
3.結(jié)果與分析
3.1 1300小時時效后界面化合物組織形貌
本實驗所用Bi-Ag-Cu-Ge-Ni釬料與Cu板釬焊后試樣的界面組織形貌如圖所示。圖1為五種成分釬料釬焊接頭在150℃下時效300h后的掃描電鏡照片。
(a)Bi-2Ag-0.4Ni-0.1Ge-0.2Cu (b)Bi-5Ag-0.4Ni-0.1Ge-0.2Cu
(c)Bi-8Ag-0.4Ni-0.1Ge-0.2Cu (d)Bi-11Ag-0.4Ni-0.1Ge-0.2Cu
(e)Bi-14Ag-0.4Ni-0.1Ge-0.2Cu
圖1Bi-XAg-0.4Ni-0.1Ge-0.2Cu/Cu界面顯微組織
結(jié)果表明,隨著Ag含量的增加,界面出現(xiàn)明顯的變化,雖未形成金屬間化合物,但Cu界面的粗糙度遞增,由原來的小突起變成塊狀突起。由此可以發(fā)現(xiàn)此系釬料并不能與銅板之間形成金屬間化合物,只存在機械連接。這可能會降低其力學性能,使試件的使用壽命降低。而Ag元素雖不能促進界面間形成金屬間化合物,但很大程度上增加了Cu界面的粗糙程度,這種現(xiàn)象會一定程度上加強銅板與釬料之間的接合。并且,隨著銀含量的增多,釬料中富銀相越來越多。時效300h后界面處的形貌發(fā)生了很大的變化,由扇貝狀變成波浪狀,且趨于平緩,這就勢必降低界面間的力學性能,并直接導致焊件的使用壽命降低。另外,在時效300小時以后,發(fā)現(xiàn)在界面附近的釬料上有很多微小孔洞,可推斷高溫時效的時間延長,孔洞會長大并且數(shù)量增多,當孔洞之間連接起來以后,必定產(chǎn)生部分應(yīng)力集中,對釬料的可靠性產(chǎn)生不利影響。圖2為界面的線掃描圖和在鋸斷潤濕試樣時釬料出現(xiàn)的微裂紋形貌以及點成分測試報告(圖3)。
(a)界面線掃描圖 (b) 微裂紋顯微圖
圖2界面線掃描及微裂紋顯微圖
圖3界面處釬料的點成分分析報告
由此可分析得出:Cu元素向釬料中擴散的量很少,并沒有發(fā)現(xiàn)JENN-MING SONG等人所提到的Cu-Bi相,圖中的富銀相為灰色樹枝狀。圖2-5(b)為鋸斷潤濕試樣時釬料內(nèi)部出現(xiàn)的裂紋,從圖中又可以觀察到,長直Z字形裂紋,裂紋幾乎呈直線直接穿過試樣的共晶和先共晶的鉍基體。這些現(xiàn)象說明釬料的原始組織不能有效的阻止裂紋長大。然而,當遇到大量的先析出的銀時,裂紋變得曲折,并且裂紋沒有穿過富銀相,從中可以推斷出先析出的Ag可以阻礙應(yīng)力集中,從而改善韌性。從圖3分析得出,因為Ni、Bi兩種元素容易產(chǎn)生新相,根據(jù)其原子百分比為18.00:75.51,經(jīng)初步推斷呈白色長條狀的相為NiBi3相。NiBi3為硬脆性化合物,可能對釬料的力學性能產(chǎn)生不利影響。
3.2 Bi-Ag-Cu-Ge-Ni/Cu接頭剪切強度分析
釬焊接頭的剪切強度為所測試樣的平均值。接頭剪切強度由式(1)計算:
(1)
式中:τ為剪切強度N/mm2;PS為最大剪切載荷N;A為拉伸試驗前結(jié)合部分面積mm2。根據(jù)式(3-1)釬焊接頭剪切強度計算公式,計算得出每次試驗的釬焊接頭剪切強度值,然后在將所得的每次試驗的結(jié)果加和后取平均值作為最后的試驗結(jié)果。結(jié)果表明,Bi-2Ag-0.4Ni-0.1Ge-0.2Cu,Bi-5Ag-0.4Ni-0.1Ge-0.2Cu ,Bi-8Ag-0.4Ni-0.1Ge-0.2Cu,Bi-11Ag-0.4Ni-0.1Ge-0.2Cu,Bi-14Ag-0.4Ni-0.1Ge-0.2Cu的剪切強度平均值分別為28.13MP,22.67MP,23.25MP,23.63 MP和32.66MPa。根據(jù)測試結(jié)果可知,Ag元素的加入能夠提高釬料釬焊接頭的剪切強度,Bi-2Ag-0.4Ni-0.1Ge-0.2Cu釬料釬焊接頭的剪切強度為28.13MPa,這可能是由于試驗所造成的誤差。從Bi-5Ag-0.4Ni-0.1Ge-0.2Cu開始,隨著Ag元素含量的增加,Bi-XAg-0.4Ni-0.1Ge-0.2Cu釬料釬焊接頭的剪切強度逐漸提高,當Ag元素的含量達到14wt%時,釬料釬焊接頭的剪切強度達到最大值,最大值為32.66MPa。Ag元素之所以能夠提高釬焊接頭的剪切強度可能是由于Ag元素能夠分散到Bi基體中,起到了強化基體的作用。
3.3 Bi-Ag-Cu-Ge-Ni/Cu接頭斷口分析
剪切斷裂有兩類,一類是滑斷或純剪斷,此類斷口的宏觀斷面上用肉眼觀察便可以看到有很多直線狀痕跡,在電子顯微鏡下也可以觀察到此種直線狀痕跡的微觀花樣;另一類是微孔聚集型剪切斷裂,斷口上有大量的微坑,稱微孔、韌窩等,說明材料在局部微小的區(qū)域內(nèi)曾發(fā)生過強烈的剪切變形[5]。圖4為時效300小時后剪切斷口的掃描電鏡圖。
(a)Bi-2Ag-0.4Ni-0.1Ge-0.2Cu (b)Bi-5Ag-0.4Ni-0.1Ge-0.2Cu
(c)Bi-8Ag-0.4Ni-0.1Ge-0.2Cu (d)Bi-11Ag-0.4Ni-0.1Ge-0.2Cu
(e)Bi-14Ag-0.4Ni-0.1Ge-0.2Cu
圖4 時效300小時斷口掃描電鏡圖
從圖4中可見,該斷裂大多發(fā)生在釬料/Cu界面處,說明Cu與釬料結(jié)合能力較弱,并且猜想該斷裂為脆性斷裂中的穿晶的解理斷裂,解理斷裂是材料在拉應(yīng)力的作用下,由于原子間結(jié)合鍵沿一定的結(jié)晶學平面斷開而造成的。解理面一般是表面能最小的晶面,且往往是低指數(shù)的晶面。解理斷口的宏觀形貌是較平坦的、發(fā)亮的結(jié)晶狀斷面。但實際金屬材料多為晶體,由位相各異的晶粒組成,而且還存在缺陷,如位錯、夾雜物和第二相粒子,等等。因此,解理斷裂實際上不是沿著單一的晶面,而是沿一族相互平行的晶面發(fā)生解理而引起的。在不同高度上的平行解理面之間形成了所謂的解理臺階。
4. 結(jié)論
(1)時效300小時后釬焊界面沒有化合物生成,只是Cu基板表面變得粗糙了,并且Cu元素向釬料中擴散的量較少,不利于界面處的機械結(jié)合,使結(jié)合強度相對較弱。隨著Ag含量的增加,釬料中樹枝狀初始銀的含量增多,它能有效的防止裂紋長大,改善釬料韌性。
(2)從時效前后界面顯微組織圖對比來看,時效前后并無明顯變化,只是在釬料中出現(xiàn)微小孔洞。
(3)Ag元素的加入能夠提高Bi-XAg-0.4Ni-0.1Ge-0.2Cu的剪切強度,隨著Ag元素含量的增加,剪切強度逐漸提高,Ag含量為14wt%剪切強度最大,最大值為32.66MPa。
5.參考文獻
1.McCluskey F P, Dash M, Wang Z, et al. Reliability of high temperature
solder alternatives [J]. Microelectron Reliab, 2006, 46: 1910-1914.
2. 史耀武,夏志東,雷永平等. 添加微量稀土元素的Sn-Ag-Cu 無鉛釬料的研究[ J ]. 電子工藝技術(shù),2004, 9 (5).
3. 龔代濤,劉曉波,王國勇. Sn-Zn-Ag系無鉛釬料焊接性能研究[ J ]. 電子工藝技術(shù), 2003, 5 (3) : 99
--郭華秋
堅強是一筆財富?我是一棵小花苗,生活在黑色的土壤里。
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就是這樣平凡,默默無聞,堅強不屈的小草,讓我懂得了做人的道理:做人不需要去追求那些虛榮;不需要為自己的渺小而感到自卑,因為決定成敗的不是你尺寸的大小,而是要做個最好的你!遇到困難要勇于克服,相信成功就在不遠處!
我是山澗的一條小溪,從山頂上往下走。到了半山腰不小心碰到一塊堅硬的大石頭,大石頭沒等我反應(yīng)過來怒火沖天地對我說:“你這弱小的東西別碰我?!蔽艺媸窃较朐綒庹f:“我還想在你身上打個洞呢?!贝笫^輕蔑地說:“那你打吧。”
一年又一年過去了,我靠著堅強的毅力終于在大石頭身上打了個洞。大石頭好奇地對我說:“你是怎樣打的?”我說:“這很簡單呀,堅持就是勝利。”大石頭佩服地對我說:“原來你也有這么大的威力?。 ?/p>
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危險,人人都曾經(jīng)歷.對于那些懦弱的人來說,是一個痛苦,害得他們越來越來膽小;對于那些堅強的人來說,是一個阻礙,但他們還是用智慧克服了.
挫折,人人都曾經(jīng)歷.對于那些懦弱的人來說,是一塊大石頭,壓得他透不過氣;對于那些堅強的人來說,是一個挑戰(zhàn),讓他們斗志勃勃.
困難,對于那些懦弱的人來說,是一面鐵墻,擋著他們翻不過去;對于那些堅強的人來說,我一份挑戰(zhàn)書,使得他們拼搏到底.
生命,面對它,人人的看法和想法是不同的,但至少要用同樣的目光來看待----滿懷斗志,絕不放棄,勇于面對!
沒有花香,沒有書稿,但小草有著驚人的生命力。
暑假啊的一天,我和媽媽來的舅舅家里。在和小伙伴玩耍時,一株從磚縫里探出頭來的野草格外引人注目??墒?,天有不測風云,突然天空下起了傾盆大雨。雨珠猛烈地拍打著。我想,小草會不會被.....?大雨連續(xù)下來兩個多小時才停下來。水還在意流淌著,我就迫不及待走出門口,那株也才正在洗日光浴,它威風地看著我,好像在說:“看,我多頑強!”
多么堅強的小草?。]有大樹的高大挺拔,沒有花朵的眼里芬芳,無論天寒地凍,還是日曬雨淋,它從不低頭,從不抱怨。他珍惜每一縷陽光,享受每一滴甘露,擁抱每一縷清風,在貧瘠的土地生長,在沉重的石頭下生長,在高高的墻壁上生長......終于,有志者,事竟成,經(jīng)過頑強的奮斗,在這個精彩的世界大放異彩。
看著這株堅強的小草。我思緒萬千,它有著不屈不撓的精神和令人震驚的生命力。作為小學生的我們,在學習上,無論遇到多大的困難,都要勤于思考,迎難而上。
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