Sn-58Bi合金上引-拉拔連續(xù)制備及其組織性能研究.pdf

1、Sn-58Bi合金熔點低且無毒，具有較高的抗拉強度、剪切強度、抗蠕變性能及疲勞壽命，其性能在很多方面與Sn-Pb焊料相當，是較有應用前景的低溫無鉛焊料。由于傳統(tǒng)鑄造法制備的Sn-58Bi合金中含有大量脆性初晶Bi相，難以實現(xiàn)Sn-Bi桿/絲的高效加工，如何提高 Sn-58Bi合金的道次加工率，縮短制備加工流程，實現(xiàn)細徑 Sn-Bi合金材料的低成本、高效率的制備始終是該領域的關鍵技術問題。本文采用上引連續(xù)鑄造的方法制備直徑8 mm的Sn-

2、58Bi合金桿材，與傳統(tǒng)直接澆鑄的同成分合金材料進行了組織和力學性能對比，發(fā)現(xiàn)上引連續(xù)鑄造的方法有效改善了材料的微觀組織，大幅度提高材料的塑性，在此基礎上，通過自行設計的在線加熱拉拔減徑裝置實現(xiàn)了上引連鑄 Sn-58Bi桿材的大變形量多道次拉拔，跟蹤研究材料組織性能在拉拔變形過程中的變化規(guī)律，并研究評價熱處理工藝參數(shù)對材料拉伸性能的影響規(guī)律。
　　本研究主要內(nèi)容包括：⑴通過上引連續(xù)鑄造制備Sn-58Bi合金桿材，并研究熱處理對上引

3、桿材組織性能的影響。與直接澆鑄的Sn-58Bi合金相比，上引桿材的組織得到了顯著的細化，形成Sn相相互連接的組織特征，消除了圓形的初晶富 Sn相，在縱向方向上形成平行排列的長條狀富Bi相一次枝晶，組織特征的顯著變化影響了材料的斷裂機制，由此引起上引桿材延伸率的大幅度提高，達到42.5%，與之相比，直接澆鑄合金的延伸率僅為5%。熱處理對上引桿材組織性能影響顯著，保溫熱處理促進富Sn相中過飽和固溶Bi元素的析出，出現(xiàn)粗大富Sn相，高溫保溫和

4、低溫長時保溫均導致延伸率的降低，僅在低溫短時保溫時，上引桿材的塑性得以提高。⑵通過拉拔工藝優(yōu)化實現(xiàn)上引Sn-58Bi合金桿材多道次φ8 mm→φ7 mm→φ6.5 mm→φ6 mm→φ5.5 mm加熱拉拔。研究拉拔溫度、拉拔速度對φ8mm→φ7 mm單道次拉拔的影響規(guī)律，得到了較優(yōu)的拉拔溫度范圍為45℃—55℃之間，拉拔速度范圍為250mm/min—500mm/min之間，在此基礎上，進一步研究拉拔參數(shù)對φ7mm→φφ6.5mm→φ6

5、mm→φ5.5mm多道次拉拔力和拉拔態(tài)合金性能的影響規(guī)律，優(yōu)化工藝參數(shù)，成功實現(xiàn)上引桿材φ8 mm→φ5.5 mm的穩(wěn)定拉拔。⑶研究退火熱處理對拉拔態(tài) Sn-58Bi合金性能的影響規(guī)律。在40—60℃溫度范圍內(nèi)，隨著保溫時間的延長，經(jīng)熱處理后的拉拔態(tài) Sn-58Bi合金抗拉強度均不斷提高，延伸率先升高后降低，通過對直徑5.5mm拉拔態(tài)合金進行50℃/0.5 h的保溫處理，實現(xiàn)了φ5.5 mm→φ5mm單道次拉拔。⑷通過減小道次變形量和增