冷速及時效對ag24.5in合金組織及性能的影響

1、 天津大學碩士學位論文 冷速及時效對 冷速及時效對 Ag-24.5In 合金 合金 組織及性能的影響 組織及性能的影響 Influence of cooling rates and aging on microstructure and properties of Ag-24.5In alloy 學科專業(yè)： 材料工程 研 究 生： 周智慧 指導教師： 劉永長 教授 企業(yè)導師： 王建功 研究員 天津大學材料科

2、學與工程學院 二零一三年十二月 摘 要 近幾年，隨著電子器件不斷向集成化、微型化和智能化方向的發(fā)展，對于起到連接作用的焊料合金也提出了更高的要求， 尤其是在使用溫度方面。 為了研制出新型的高溫無鉛焊膏，本文選擇了銀銦體系高 Ag 端（Ag-24.5In, wt %）的部分作為研究對象，通過綜合運用差熱分析儀、光學顯微鏡、掃面電子顯微鏡、X-射線衍射儀、 透射電子顯微鏡等手段分析了不同冷速下合金的凝固過程及微觀形貌；并進一步分析了后期時

3、效過程對其組織穩(wěn)定性及性能的影響；最后，通過顯微硬度值的變化規(guī)律研究了不同冷速及時效過程對于合金機械性能的影響。 研究過程及結論列示如下： 通過改變冷卻速率研究了Ag-24.5In合金的近平衡凝固組織與非平衡凝固組織。結果表明合金凝固后的組織均由殘留的初生α相及ξ相兩相構成，其中α相呈枝晶狀， 且冷卻速率越快枝晶形態(tài)越明顯； 包晶反應的不完全性及高溫包析反應的發(fā)生，導致了凝固后的組織微觀形貌中沒有包晶形貌的典型特征；另外，In的固溶使A

4、g的晶格常數(shù)變大，導致α相的衍射峰發(fā)生了整體的向左偏移。 選擇不同溫度對Ag-24.5In合金凝固后的組織進行時效處理，研究了時效對于Ag-24.5In合金組織穩(wěn)定性及微觀形貌的影響。結果顯示，Ag-24.5In合金在室溫下的組織穩(wěn)定性很好，室溫時效120 d后組織幾乎不發(fā)生變化，僅是硬度值有所降低；185 ℃時效40 h后合金的組織會發(fā)生一定程度的長大，合金的硬度值降低；200、250、300 ℃時效40 h后，α相會依附原始的初生相

5、晶粒長大，進而包圍原始晶粒，但長大后原始晶界并沒有消失；高溫時效后，合金的韌性及熔點均有所提高，對焊料的高溫服役過程是有利的。 通過對合金硬度的研究表明：合金的硬度值隨著凝固速率的加快而變大，原因是隨著凝固速率的增大，組織變的細小，而且α相（軟質相）的相對含量也在減少； 室溫時效及高溫時效后合金的硬度總體呈下降的趨勢， 且冷卻速率越快硬度下降的幅度越大；高溫時效后由于α相的長大生成了新的晶界及沉淀相ξ 的析出，會在一定程度上提高合金的硬