Sn-Bi系合金熔體結構轉變及其對凝固和潤濕性的影響.pdf

1、多年來，合金熔體過熱處理得到了廣泛而深入的研究，結果表明通過適當?shù)娜垠w過熱處理可以顯著改善一些合金的組織和性能。雖然人們將熔體過熱對凝固的影響作用歸結于熔體結構狀態(tài)的變化，但其本質及規(guī)律并不十分明了。近年，液態(tài)結構轉變的發(fā)現(xiàn)與研究，為液一固依存關系的認知提供了一個新的契機，同時也避免了工藝探索上的盲目性，但對于熔體結構轉變及其對凝固、合金性能影響的規(guī)律及本質仍需進一步探索。 作為一種典型的二元共晶型合金和無鉛釬料，Sn-Bi合金

2、及以其為基的材料具有重要的研究及應用價值。本文采用電阻法研究了Sn-40％Bi合金在恒溫和升溫過程中熔體結構轉變的動力學行為，并運用相變動力學理論和熱力學理論對其轉變特征、機制與本質進行了理論分析與探討。此外，本文通過凝固和鋪展實驗進一步揭示了Sn-Bi合金熔體結構轉變與凝固組織及潤濕性之間的聯(lián)系。主要內容及結論歸納如下： (1)通過對Sn-40％Bi合金在不同恒溫溫度下熔體結構轉變過程的動力學行為進行相變動力學分析，所得結論認

3、為其電阻率隨時間的變化規(guī)律與“自動催化”模式相符，轉變過程屬于形核一長大類型。此外，基于變速升溫電阻率實驗結果，運用Kissinger方程求出了Sn-40％Bi合金熔體結構轉變開始溫度處的表觀激活能Ek，其較小的數(shù)值表明結構轉變過程主要是局域原子的重排。 (2)以熔體結構轉變?yōu)榍腥朦c，研究了Sn-40％Bi合金在簡單過熱處理下凝固行為和凝固組織的變化規(guī)律，結果表明運用熔體過熱工藝來改變合金凝固行為，需要有合適的過熱度及相應的保溫

4、時間，否則難以達到最佳效果。一定過熱度及相應保溫時間所引起的熔體結構轉變導致凝固過冷度增大、晶粒明顯細化且組織形態(tài)也發(fā)生改變。簡單過熱處理導致凝固組織的細化，其本質是由于熔體結構轉變后的更加均勻、無序的熔體在更大的過冷度下凝固。 (3)選擇兩種典型無鉛焊料Sn-57％Bi和Sn-57％Bi-1％Ag，通過電阻法研究發(fā)現(xiàn)兩合金均在液相線以上一定溫度范圍內發(fā)生液態(tài)結構轉變且部分可逆，并且結構轉變后的凝固組織發(fā)生顯著變化，再次驗證了溫