Sn-Zn无铅钎料压蠕变行为的研究

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本论文对Sn-9Zn,以及添加微量Bi、RE、Al的Sn-9Zn无铅钎料的压蠕变行为进行了研究。主要研究内容与结果如下:(1)在所试验的温度(55℃—100℃)和压力(9.3Mpa—18.6MPa)范围内,Sn-9Zn、Sn-8Zn-3Bi、Sn-9Zn-0.5RE、Sn-8.55Zn-0.45Al的压蠕变量和压蠕变速率均随着温度的升高和应力的增大而增加,稳态压蠕变速率均符合半经验公式(?)_s=Aσ~nexp[-Q_α/(RT)]。(2)在所试验的温度和应力条件下,Sn-9Zn、Sn-8Zn-3Bi、Sn-9Zn-0.5RE、Sn-8.55Zn-0.45Al的应力指数n在3-6之间,表观激活能和Sn的位错管道扩散激活能相差不大。蠕变主要是位错攀移和位错滑移,并有高温时晶界的滑移参与的蠕变变形机制。(3)Bi固溶于β-Sn基体,形成溶质不均匀分布的集团,这在蠕变过程中增加了位错滑移阻力,阻止扩散性变形机构,从而起到良好的固溶强化作用,即提高了Sn-8Zn-3Bi的蠕变抗力。(4)在Sn-9Zn无铅钎料中添加RE后,一方面,在晶界处形成了复杂的热稳定性化合物,有效地阻止基体Sn原子的扩散,抑制了高温下枝晶的长大和滑移,起到了晶界强化作用,从而提高了钎料的蠕变抗力。另一方面,部分RE元素固溶于β-Sn内部,在一定程度上限制了位错的运动,提高了钎料的蠕变抗力。(5)加入Al后,Sn-8.55Zn-0.45Al无铅钎料的组织被细化,并在β-Sn的晶界处出现Al的复杂化合物。这种热稳定性高的化合物分布在β-Sn的晶界处,形成不连续网络状分布,有效地阻止了基体的原子扩散和滑移,抑制高温下枝晶和晶界的长大和滑移,使位错滑移和攀移所需要的激活能增大,从而提高了蠕变抗力。(6)不可变形微粒的强化作用是与粒子间距呈反比关系,Al化合物的粒子间距小于RE化合物的粒子间距,位错发生滑移和攀移时需要的激活能增大。因此,Sn-8.55Zn-0.45Al的稳态蠕变速率总体上低于Sn-9Zn-0.5RE的稳态蠕变速率,表观激活能高于Sn-9Zn-0.5RE的表观激活能。
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