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Melting Point Depression and Fast Diffusion in Nanostructured Brazing Fillers Confined Between Barrier Nanolayers

机译：阻隔纳米层之间的纳米结构钎焊填料的熔点降低和快速扩散

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Successful brazing using Cu-based nanostructured brazing fillers at temperatures much below the bulk melting temperature of Cu was recently demonstrated (Lehmert et al. in, Mater Trans 56:1015-1018, 2015). The Cu-based nano-fillers are composed of alternating nanolayers of Cu and a permeable, non-wetted AlN barrier. In this study, a thermodynamic model is derived to estimate the melting point depression (MPD) in such Cu/AlN nano-multilayers (NMLs) as function of the Cu nanolayer thickness. Depending on the melting route, the model predicts a MPD range of 238-609 K for Cu-10nm/AlN10nm NMLs, which suggests a heterogeneous pre-melting temperature range of 750-1147 K (476-874 A degrees C), which is consistent with experimental observations. As suggested by basic kinetic considerations, the observed Cu outflow to the NML surface at the temperatures of 723-1023 K (450-750 A degrees C) can also be partially rationalized by fast solid-state diffusion of Cu along internal interfaces, especially for the higher temperatures.
机译：最近证明了在远低于铜的本体熔化温度的温度下使用基于铜的纳米结构钎焊填料成功钎焊的方法（Lehmert等人，Mater Trans 56：1015-1018，2015）。铜基纳米填料由交替的纳米铜层和可渗透的，未润湿的AlN阻挡层组成。在这项研究中，推导了一个热力学模型来估计这种Cu / AlN纳米多层（NML）中的熔点降低（MPD），该函数是Cu纳米层厚度的函数。根据熔解路线，模型预测Cu-10nm / AlN10nm NML的MPD范围为238-609 K，这表明异质预熔温度范围为750-1147 K（476-874 A摄氏度），即与实验观察结果一致。根据基本动力学考虑，在723-1023 K（450-750 A摄氏度）的温度下，观察到的Cu流出到NML表面的现象也可以通过Cu沿内部界面的快速固态扩散而部分合理化，特别是对于更高的温度。

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