Sn-Cu-Bi合金液-液結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)變及其對凝固和釬焊性的影響.pdf

1、近年來，壓力或溫度誘導(dǎo)液-液結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)變現(xiàn)象的發(fā)現(xiàn)打破了液態(tài)結(jié)構(gòu)和性質(zhì)連續(xù)漸變的傳統(tǒng)認知，深入認識液-液結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)變的物理本質(zhì)及其規(guī)律，對認識液態(tài)金屬與合金的本質(zhì)以及新材料的開發(fā)無疑具有重要的意義。目前，對無鉛釬料的研究和開發(fā)仍然局限于成分選擇、配比優(yōu)化及微量元素的影響等方面，很少有人關(guān)注熔體熱歷史對無鉛釬料組織和性能的影響。
　　 本文以Sn-0.7Cu-xBi合金(Bi質(zhì)量分數(shù)分別為0％，3％，5％，7.5％和10％)為研究對象，從

2、溫度誘導(dǎo)的液-液結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)變這一新視角出發(fā)，探索了熔體結(jié)構(gòu)狀態(tài)變化及其與無鉛釬料組織和性能的相關(guān)性，同時考察了Bi元素對Sn-0.7Cu釬料組織和釬焊性的影響。主要研究內(nèi)容及結(jié)果如下：
　　 (1)采用直流四電極法研究了熔化過程中Sn-0.7Cu-xBi合金電阻率—溫度關(guān)系，結(jié)果顯示Bi的添加降低了合金熔點，同時增大了熔程；而隨后連續(xù)兩輪升、降溫的電阻率—溫度曲線均出現(xiàn)了異常變化，并在第一輪升溫后表現(xiàn)出可逆轉(zhuǎn)變特征。
　　

3、(2)通過實驗探討了Bi含量、液液結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)變對凝固的影響，發(fā)現(xiàn)Bi含量越高，Sn-0.7Cu-xBi合金凝固組織中β-Sn和富Cu相越細??；經(jīng)歷液-液結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)變的Sn-0.7Cu-xBi合金其凝固組織更加均勻、細小。
　　 (3)將由鐵模凝固實驗所得釬料試樣在銅板上進行鋪展實驗。結(jié)果顯示Bi的加入提高了Sn-Cu(Bi)釬料的潤濕性能，尤其是Bi含量在0～3％時；液-液結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)變對Sn-0.7Cu合金潤濕性的影響較為顯著。
　　

4、 (4)對鋪展實驗試樣在150℃下進行了0，120，240，480h的時效處理。接頭組織觀察表明，Bi的添加增大了釬焊態(tài)下界面IMC的晶粒尺寸，卻抑制了時效過程中IMC的生長；液-液結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)變后的Sn-Cu(Bi)釬料/Cu界面IMC的形成和生長均受到了抑制。
　　 (5)采用單剪搭接接頭形式，對Sn-Cu(Bi)釬料/Cu接頭剪切強度進行了測試，結(jié)果表明，隨Bi含量的增加接頭剪切強度先增大，后減小，Bi含量在3％時最大；在Bi