Xue Songbai
Researcher Supervisor of Doctorate Candidates
Gender:Male
Alma Mater:哈尔滨工业大学
Education Level:With Certificate of Graduation for Doctorate Study
Degree:Doctoral Degree in Engineering
School/Department:College of Material Science and Technology
Discipline:Material Process Engineering. Physical Chemistry
Business Address:材料楼B515
Contact Information:xuesb@nuaa.edu.cn/ xuesb@163.com
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Affiliation of Author(s):材料科学与技术学院
Journal:材料导报
Key Words:CO 2 气体保护焊;短路过渡;焊接飞溅;焊缝成形;
Abstract:CO2气体保护焊因成本低、生产率高等特点,广泛应用于制造业。随着制造业节能减排的需求日益增加及汽车轻量化概念的推广,制造业对薄板焊接的要求不断提高,传统的焊接方式已不能满足其要求。CO2短路过渡焊相对于传统的焊接方式(钨极氩弧焊、熔化极氩弧焊、激光焊等),具有高热稳定性、低热输入、低熔深等特点,但其焊接飞溅大、焊缝成形差,从而限制了其广泛应用。CO2短路过渡焊接过程是由燃弧阶段与短路阶段组成的复杂的非线性时变系统,熔滴过渡过程决定了焊接过程的稳定性与焊缝成形的优劣。燃弧阶段熔滴在电磁收缩力、表面张力、等离子流力、金属蒸发反作用力等多种力的共同作用下长大并与熔池接触短路,同时形成稳定液桥。短路阶段,液桥在表面张力、电磁收缩力和粘滞力的作用下形成缩颈并断开。燃弧阶段的熔滴尺寸、振荡特性,短路阶段熔池的振荡特性、峰值电流都对熔滴过渡稳定性有十分重要的影响。针对短路过渡焊飞溅产生机制的研究表明,熔滴、熔池的氧化还原反应、短路前期产生的瞬时短路和短路末期液桥电爆炸是导致焊接过程不稳定及产生飞溅的主要因素。国内外众多焊接研究者针对CO2短路过渡焊熔滴过渡过程及控制技术进行了大量的研究与探索,研究工作主要分为四个方向:焊接材料成分的优化,基于焊接电源输出电信号的熔滴过渡建模及控制,基于视觉传感技术的熔滴过渡控制和基于磁控技术的CO2短路过渡焊接技术。活性焊丝和药性焊丝的推广可有效降低焊接飞溅;波控技术及衍生的CMT技术在使用小电流参数焊接时取得了优异的焊接效果;中、小电流参数条件下,磁控焊接技术可有效解决焊接飞溅和成形差问题。本文从焊丝、电源、外加磁场形式和工艺四个方面综述了国内外CO2气体保护焊短路过渡控制技术的研究现状,首先分析了CO2短路过渡焊焊接飞溅的产生机理,其次介绍了典型的CO2气体保护焊短路过渡控制技术的原理、特点和局限性,分析了不同短路过渡控制技术的特点,最后阐述了目前短路过渡控制技术在研究和应用过程中存在的问题及解决办法,并对该领域下一步发展趋势进行了展望。
Translation or Not:no
Date of Publication:2019-05-10
Co-author:陈涛,孙子建,翟培卓,陈卫中,郭佩佩
Correspondence Author:Xue Songbai
工作简历：
2006年7月，江苏省“材料加工工程”十一五重点学科建设首席学科带头人；
1991年获机械电子工业部青年科技专家称号；
1996年被国家人事部批准为“百千万人才工程”1995/1996年度第一、第二层次人选；
2000年6月被国务院批准为享受政府特殊津贴专家。
2004年1月至今 南京航空航天大学材料科学与技术学院教授、博导；
学历： 2002年4月获哈尔滨工业大学材料加工工程学科工学博士学位； 1987年5月获上海交通大学工学硕士学位；1981年12月获湖南大学理学学士学位。
社会兼职： 从1993年至2003年，曾先后担任全国焊接标准化技术委员会钎焊分技术委员会秘书长、副主任兼秘书长，中国焊接学会钎焊及特种连接专业委员会秘书、副主任、常务副主任。
现任中国焊接学会理事、江苏省焊接学会副理事长、南京市焊接学会副主任。
01 先进连接技术
02 微电子组装与封装
03 焊接新工艺与新装备
04 焊接新材料设计与制备
在国内外学术刊物上发表论文410余篇，SCI收录220余篇，EI收录160余篇，论文他引2300余次，单篇他引118次。
代表作：
1、Zhang Peng, Xue Songbai, Wang Jianhao, New challenges of miniaturization of electronic devices: Electromigration and thermomigration in lead-free solder joints, Materials and Design, 2020.7, 192: 108726.
2、Liu Han, Xue Songbai,Tao Yu, Long Weimin,Zhong Sujuan, Wang Bo, Study on the reliability of novel Au-30Ga solder for high-temperature packaging, Journal of Materials Research and Technology, 2020,9(6): 15908-15923.
3、Han Yilong, Xue Songbai, Fu Renli, Lin Lihao, Lin Zhongqiang, Pei Yinyin, Sun Huawei, Influence of hydrogen embrittlement on impact property and microstructural characteristics in aluminum alloy weld, Vacuum, 2020.2, 172: 109073.
4、Wu Jie, Xue Songbai, Wang Jingwen, Wu Mingfang, Effect of in-situ formed Pr-coated Al2O3 nanoparticles on interfacial microstructure and shear behavior of Sn-0.3Ag-0.7Cu-0.06Pr/Cu solder joints during isothermal aging, Journal of Alloys and Compounds, 2019.8.30, 799: 124-136.
5、Wu Jie, Xue Songbai, Wang Jingwen, Wu Mingfang, Coupling effects of rare-earth Pr and Al2O3 nanoparticles on the microstructure and properties of Sn-0.3Ag-0.7Cu low-Ag solder, Journal of Alloys and Compounds, 2019.5.5, 784: 471-487.
6、Yang Jinlong, Xue Songbai, Yangyang Wu, Cheng-Nien Yu, Dusan P. Sekulic. Wetting behaviour of Zn-Al filler metal on a stainless steel substrate[J]. Science and Technology of Welding and Joining, 2018, 23(1): 1-6.
7、王剑豪, 薛松柏, 马超力, 龙伟民, 钟素娟. 特殊环境用无铅钎料可靠性研究进展[J]. 中国有色金属学报, 2018, 28(12).
8、Wang Bo, Xue Songbai, 王俭辛,林中强，Effect of combinative addition of mischmetal and titanium on the microstructure and mechanical properties of hypoeutectic Al-Si alloys used for brazing and/or welding consumables，Journal of Rare Earths，2017, 35(2): 193-202.
9、Ma Chaoli，Xue Songbai，Denzel Bridge, Zane Palmer, Zhili Feng, Anming Hu，Low temperature brazing nickel with Ag nanoparticle and Cu-Ag core-shell nanowire nanopastes，Journal of Alloys and Compounds，2017, 721: 431-439.
10、Wang Bo, Xue Songbai, Ma Chaoli, Han Yilong, Lv Zhongqiang. Effect of combinative addition of Ti and Sr on modification of AA4043 welding wire and the mechanical properties of AA6082 welded by TIG welding[J]. Transactions of Nonferrous Metals Society of China. 2017，27（2）：272-281.
11、Chaoli Ma, Songbai Xue, Bo Wang, Study on novel Ag-Cu-Zn-Sn brazing filler metal bearing Ga[J]. Journal of Alloys and Compounds, 2016,688: 854-862.
12、王禾，薛松柏，刘霜. 银元素对含银钎料性能的影响[J]. 中国有色金属学报. 2016, 26(11): 2340-2352.
13、Jin-long Yang, Song-bai Xue, Peng Xue, Zhao-ping Lv, Wei-min Long, Guan-xing Zhang, Qing-ke Zhang, Peng He, Development of Zn-15Al-xZr filler metals for brazing 6061 aluminum alloy to stainless steel, Materials Science & Engineering A, 2016, 651: 425-434.
14、Yang J L, Xue S B, Xue P, et al. Development of novel CsF-RbF-AlF3 flux for brazing aluminum to stainless steel with Zn-Al filler metal[J]. Materials & Design, 2014, 64: 110-115.
15、Xue P, Xue S B, Shen Y F, et al. Interfacial microstructures and mechanical properties of Sn-9Zn-0.5Ga-xNd on Cu substrate with aging treatment[J]. Materials & Design, 2014, 60: 1-6.
16、Ji Feng, Xue Songbai, Growth behaviors of intermetallic compound layers in Cu/Al joints brazed with Zn-22Al and Zn-22Al-0.05Ce filler metals, Materials & Design, 2013, 51: 907-915.
17、Huan Ye, Songbai Xue, Jiadong Luo and Yang Li, Properties and interfacial microstructure of Sn-Zn-Ga solder joint with rare earth Pr addition, Materials & Design, 2013,46: 816-823.
18、Dai Wei, Xue Song-bai, Lou Ji-yuan, Lou Yin-bin, Wang Shui-qing. Torch brazing 3003 aluminum alloy with Zn−Al filler metal. Transactions of Nonferrous Metals Society of China, 2012, 22(1): 30-35.
19、Dai Wei, Xue Song-bai, Lou Ji-yuan, Wang Shui-qing. Development of Al-Si-Zn-Sr filler metals for brazing 6061 aluminum alloy[J]. Materials and Design, 2012, 42: 395-402.
20、Hu Yu-hua, Xue Song-bai, Ye Huan, Xiao Zheng-xiang, Gao Li-li, Zeng Guang. Reliability studies of Sn-9Zn/Cu and Sn-9Zn-0.06Nd/Cu joints with aging treatment[J]. Materials and Design, 2012, 34:768-775.
21、Ji Feng, Xue Song-bai, Lou Ji-yuan, Lou Yin-bin, Wang Shui-qing. Microstructure and properties of Cu/Al joints brazed with Zn-Al filler metals[J]. Transactions of Nonferrous Metals Society of China, 2012, 22(2): 281-287.
22、Ji Feng, Xue Song-bai, Dai Wei. Reliability studies of Cu/Al joints brazed with Zn-Al-Ce filler metals. Materials and Design, 2012, 42:156-163.
23、Zhang Liang, Xue Song-bai, Zeng Guang, Gao Li-li, Ye Huan. Interface reaction between SnAgCu/SnAgCuCe solders and Cu substrate subjected to thermal cycling and isothermal aging[J]. Journal of Alloys and Compounds, 2012, 510(1): 38-45.
24、Zhang Liang, Xue Song-bai, Gao Li-li, Zeng Guang, Yu Sheng-lin, Sheng Zhong. Effect of Thermal Cycling on Properties and Microstructure of SnAgCuCe Soldered Joints in QFP Devices[J]. Chinese Journal of Mechanical Engineering, 2011, 24(4): 561-566.
25、Zeng Guang, Xue Song-bai, Gao Li-li, Zhang Liang, Hu Yu-hua, Lai Zhong-min. Interfacial microstructure and properties of Sn-0.7Cu-0.05Ni/Cu solder joint with rare earth Nd addition[J]. Journal of Alloys and Compounds, 2011, 509(25): 7152-7161.
26、Ye Huan, Xue Song-bai, Zhang Liang, Xiao Zheng-xiang, Hu Yu-hua, Lai Zhong-min. Sn whisker growth in Sn-9Zn-0.5Ga-0.7Pr lead-free solder[J]. Journal of Alloys and Compounds, 2011, 509(5): 52-55.
27、Xue Song-bai, Zhang Liang, Han Zong-jie, Wang Jian-xin, Yu Sheng-lin. Diode Laser Soldering Technology of Fine Pitch QFP Devices[J]. Chinese Journal of Mechanical Engineering, 2011, 24(5): 917-922.
28、Xue Peng, Xue Song-bai, Zeng Guang, Zhang Liang, Dai Wei. Mechanical Properties of QFP Joints Soldered with SnAgCu and SnPb Solders[J]. Chinese Journal of Mechanical Engineering, 2011, 24(4): 596-600.
29、Zhang Liang, Xue Song-bai, Gao Li-li, Zeng Guang, Chen Yan, Yu Sheng-lin,Sheng Zhong. Creep behavior of SnAgCu solders with rare earth Ce doping [J]. Transactions of Nonferrous Metals Society of China, 2010, 20(03): 412-417.
30、Chen Wen-xue, Xue Song-bai, Wang Hui. Wetting properties and interfacial microstructures of Sn-Zn-xGa solders on Cu substrate[J]. Materials & Design, 2010, 31(4): 2196-2200.
出版专著 4 部；出版教材 1 本 :
1）薛松柏、何鹏，《微电子焊接技术》，机械工业出版社，2012年4月出版。
2）薛松柏、顾文华，《钎焊技术问答》，机械工业出版社，2007年1月出版，2011年1月再版。
3）薛松柏、栗卓新、朱颖、樊丁，《焊接材料手册》，机械工业出版社，2006年1月出版
4）《钎焊手册》，参编第25章，机械工业出版社，2008年6月出版。
5）《焊接手册》，参编第1卷第22、23章，机械工业出版社，2008年1月出版。
长期以来一直从事焊接材料及焊接工艺的研究，主持了五种烧结焊剂的研究工作；主持完成了15种钎剂及30余种钎料的研究工作；主持制定了五项国家标准、五项机械工业部行业标准并发布实施；主持完成了五十多项国家、部、市课题的研究；共取得主要科研成果四十余项。
（1）获国家科技进步二等奖2项；
（2）获省、部科技进步一等奖2项；省、部科技进步二等奖5项,省、部科技进步三等奖3项；
（3）获国家发明专利授权45项，获国防发明专利授权1项；
（4）入选“Elsevier中国高被引学者”2019年、2020年度榜单。
1、环氧树脂复合钎料焊点抗辐射、耐低温增强机制研究，国家自然科学基金面上项目（51975284），2020.1-2023.12，主持；
2、空间辐射环境对电子器件焊点损伤机制及可靠性研究，国家自然科学基金面上项目（51675269），2017.1-2020.12，主持；
3、高可靠三维立体封装用自我防护焊膏，军委科技委“快响项目”，2020-2021，主持；
4、火焰钎焊铝/钢界面诱导反应与钎缝成分调控方法研究，国家自然科学基金面上项目（51375233），2014.1-2017.12，主持；
5、“高性能环保铜-铝钎焊材料”，国家科技部科技人员服务企业行动资助项目，项目编号2009GJC20040，国家科技部，2010年1月-2012年12月，国拨经费40万元；
6、航空航天器件封装用Sn-9Zn-Ga-Nd 无铅钎料及焊点可靠性研究，新型钎焊材料与技术国家重点实验室开放课题，项目编号：SKLABFMT201102，2011.8-2013.3，总经费10万元；7、金锡焊膏产品开发，校企合作课题，2021年-2022年，总经费70万元；
8、无烟钎焊膏（剂）、药皮焊料用助焊剂、粘结剂、铝铜钎焊用助焊剂研发，校企合作课题，2021年-2022年，总经费40万元；
9、新型铝合金MIG/TIG焊丝的研发，校企合作课题，2018年-2022年，总经费95万元；
10、新型电子封装材料研发，校企合作课题，2017年-2022年，总经费100万元。
指导毕业硕士28名，毕业博士32名；指导博士后6名，在读硕士3名，博士5名。
