本文關(guān)鍵詞：稀土添加對Sn-Ag-Cu和Sn-Bi-Cu無鉛釬料組織和性能的影響

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【摘要】：具有優(yōu)良性能的錫鉛釬料在人類科技發(fā)展歷程中起了重要作用,然而也給人類和自然帶來很大的危害。隨著人們環(huán)保意識的增強,無鉛焊料的研究已成為當今材料連接領(lǐng)域的焦點。目前,釬料研究主要集中在成分及配比、微合金化等方面。近年來,有研究發(fā)現(xiàn)釬料微合金化和熔體熱歷史會影響合金最終的組織和性能,因此,深入研究微量元素及熔體結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)變對釬料組織和性能的影響以及開發(fā)新型無鉛釬料具有重要意義。本文以Sn-3.8Ag-0.7Cu和Sn-5Bi-0.7Cu兩種無鉛釬料為研究對象,通過電阻率實驗、鐵模凝固實驗、鋪展實驗以及剪切實驗研究添加稀土元素Ce(x=0%、0.2%、0.3%、0.5%、1.0%、2.0%)和溫度誘導(dǎo)的熔體結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)變對兩種釬料組織和性能的影響。主要研究內(nèi)容及實驗結(jié)果如下：(1)通過直流四電極法研究了Sn-3.8Ag-0.7Cu-xCe和Sn-5Bi-0.7Cu-xCe釬料連續(xù)兩輪升降溫過程中的電阻率-溫度關(guān)系,發(fā)現(xiàn)這些釬料均存在溫度誘導(dǎo)的液-液結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)變,并且這種轉(zhuǎn)變是部分可逆的。稀土元素Ce的加入提高了合金的熔點,增大了Sn-3.8Ag-0.7Cu合金的熔程,但減小了Sn-5Bi-0.7Cu合金的熔程。(2)對Sn-3.8Ag-0.7Cu-xCe和Sn-5Bi-0.7Cu-xCe釬料合金進行凝固實驗,結(jié)果表明：添加微量的Ce可以細化釬料組織且當Ce添加量為0.2%時,凝固組織最細小、均勻,當Ce的添加量高于0.2%時,隨著Ce含量的增加,組織變得粗大。同時,熔體結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)變也細化了合金的凝固組織,使得組織更加細小,均勻。(3)將鐵模凝固得到的釬料試樣在銅板上進行鋪展實驗,發(fā)現(xiàn)添加微量Ce元素可顯著提高Sn-3.8Ag-0.7Cu與Sn-5Bi-0.7Cu釬料的潤濕性能,當Ce的添加量在0.2%左右時,兩種釬料的潤濕鋪展性能最佳。隨后,隨著Ce含量增加,鋪展面積逐漸降低。另外,熔體結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)變同樣會提高釬料的潤濕性能。(4)采用拉伸實驗測試Sn-3.8Ag-0.7Cu-xCe釬料合金/Cu搭接接頭的剪切強度。結(jié)果表明：隨著Ce含量的增加,釬料接頭的剪切強度呈先增大后降低趨勢,當Ce的添加量為0.2%時,接頭的剪切強度最高。同樣,熔體結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)變也提高了釬料接頭的剪切強度。
【關(guān)鍵詞】：無鉛焊料 稀土Ce 熔體結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)變 凝固組織 潤濕性能
【學位授予單位】：合肥工業(yè)大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2015
【分類號】：TG425
【目錄】：

• 致謝7-8
• 摘要8-9
• ABSTRACT9-17
• 第一章 緒論17-27
• 1.1 引言17-18
• 1.2 液態(tài)金屬的結(jié)構(gòu)18-22
• 1.2.1 液態(tài)金屬結(jié)構(gòu)的認識18-19
• 1.2.2 液態(tài)金屬結(jié)構(gòu)的研究現(xiàn)狀19-21
• 1.2.3 液態(tài)金屬結(jié)構(gòu)的研究方法21-22
• 1.3 液態(tài)金屬熱歷史對凝固的影響22
• 1.4 無鉛釬料的研究概況22-25
• 1.4.1 無鉛焊料的研究進展22-23
• 1.4.2 常用無鉛釬料的性能和應(yīng)用介紹23-25
• 1.5 本文研究的主要內(nèi)容及其意義25-27
• 第二章 實驗研究內(nèi)容及方法27-36
• 2.1 引言27
• 2.2 電阻率實驗27-30
• 2.2.1 測量原理27-28
• 2.2.2 實驗設(shè)備及裝置圖28-29
• 2.2.3 樣品的制備及實驗過程29-30
• 2.2.4 實驗注意事項30
• 2.3 凝固實驗30-32
• 2.3.1 實驗方案31-32
• 2.3.2 實驗設(shè)備32
• 2.3.3 實驗步驟32
• 2.3.4 實驗注意事項32
• 2.4 潤濕性實驗32-35
• 2.4.1 實驗方案33
• 2.4.2 實驗設(shè)備及工藝參數(shù)33
• 2.4.3 具體實驗步驟33-34
• 2.4.4 實驗注意事項34-35
• 2.5 釬焊接頭剪切實驗35-36
• 2.5.1 實驗步驟和設(shè)備35
• 2.5.2 剪切強度計算35
• 2.5.3 實驗注意事項35-36
• 第三章 Sn-Ag-Cu(Ce)和Sn-Bi-Cu(Ce)合金電阻率-溫度行為研究36-49
• 3.1 引言36
• 3.2 實驗內(nèi)容36
• 3.3 Sn Ag-Cu(Ce)合金電阻率實驗結(jié)果及分析36-42
• 3.3.1 Ce的添加對Sn-Ag-Cu(Ce)合金熔化溫度及熔程的影響36-38
• 3.3.2 Sn-Ag-Cu(Ce)合金液態(tài)電阻率隨溫度的變化規(guī)律38-42
• 3.4 Sn-Bi-Cu(Ce)合金電阻率實驗結(jié)果及分析42-48
• 3.4.1 Ce的添加對Sn-Bi-Cu(Ce)合金熔化溫度及熔程的影響42-44
• 3.4.2 Sn-Bi-Cu(Ce)合金液態(tài)電阻率隨溫度的變化規(guī)律44-48
• 3.5 本章小結(jié)48-49
• 第四章 Ce的添加及熔體結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)變對合金凝固組織的影響49-60
• 4.1 引言49
• 4.2 實驗內(nèi)容49-50
• 4.3 Sn-Ag-Cu(Ce)合金鐵模凝固實驗50-54
• 4.3.1 Sn-Ag-Cu(Ce)鐵模冷卻凝固實驗結(jié)果50-53
• 4.3.2 Ce的添加及熔體結(jié)構(gòu)對Sn-Ag-Cu(Ce)凝固組織影響及分析53-54
• 4.4 Sn-Bi-Cu(Ce)合金鐵模凝固實驗54-58
• 4.4.1 Sn-Bi-Cu(Ce)鐵模冷卻凝固實驗結(jié)果54-57
• 4.4.2 Ce的添加及熔體結(jié)構(gòu)對Sn-Bi-Cu(Ce)凝固組織影響及分析57-58
• 4.5 本章小結(jié)58-60
• 第五章 Ce的添加及熔體結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)變對合金性能的影響60-70
• 5.1 引言60
• 5.2 實驗內(nèi)容60-61
• 5.2.1 潤濕性實驗內(nèi)容60-61
• 5.2.2 剪切實驗內(nèi)容61
• 5.3 Sn-Ag-Cu(Ce)和Sn-Bi-Cu(Ce)合金潤濕性結(jié)果與分析61-66
• 5.3.1 Sn-Ag-Cu(Ce)合金潤濕性結(jié)果61-63
• 5.3.2 Sn Ag-Cu(Ce)合金潤濕性分析63-64
• 5.3.3 Sn-Bi-Cu(Ce)合金潤濕性結(jié)果64-65
• 5.3.4 Sn-Bi-Cu(Ce)合金潤濕性分析65-66
• 5.4 Ce的添加及熔體結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)變對Sn-Ag-Cu(Ce)接頭剪切強度的影響66-68
• 5.4.1 Sn-Ag-Cu(Ce)接頭剪切強度實驗結(jié)果66-67
• 5.4.2 Ce的添加及結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)變對Sn-Ag-Cu(Ce)釬料剪切強度分析67-68
• 5.5 本章小結(jié)68-70
• 第六章 全文總結(jié)與展望70-73
• 6.1 本文主要內(nèi)容及結(jié)論70-71
• 6.1.1 Sn-Ag-Cu(Ce)無鉛釬料結(jié)論70-71
• 6.1.2 Sn-Bi-Cu(Ce)無鉛釬料結(jié)論71
• 6.2 本文創(chuàng)新之處71
• 6.3 本文研究前景及展望71-73
• 參考文獻73-79
• 攻讀碩士學位期間的學術(shù)活動及成果情況79

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