Al-Bi-Sn-(Cu)難混溶合金的液相分離與核殼組織.pdf

1、難混溶合金在自潤滑、電接觸材料等方面具有廣泛應用前景。該類合金經(jīng)由液相分離在一定條件下凝固會形成核殼組織,預示著可能發(fā)展成為一種核殼功能材料的制備方法,在電子封裝用焊料、特種噴涂粉末等功能材料方面應用前景良好。利用難混溶合金制備的Al/Sn-Bi核殼型顆粒,其殼層中Bi含量高,則會引起合金的導熱導電能力下降,且易出現(xiàn)晶粒粗大的現(xiàn)象,導致焊料的力學性能和焊接性能下降。此外,Bi資源有限,成本較高,故有必要研究其它高Al低Bi含量難混溶合金

2、成分核殼組織的形成。此外,Sn-Bi系合金易組織結晶粗大化,加入少量的Cu是一個很好的解決途徑。因此,本文利用Al-Bi-Sn-(Cu)難混溶合金,基于液相分離制得了核殼型顆粒,并分析了其形貌、成分與相變行為,并探討了核殼結構的形成機理。
　　首先,利用Al-Bi-Sn難混溶合金的相分離特性,制備出了高Al含量低Bi含量的Al/Sn-Bi核殼型合金顆粒。結果表明,4種成分的Al-Bi-Sn難混溶合金在凝固過程中均發(fā)生液相分離,其中

3、Al70Bi11Sn19和Al75Bi9Sn16合金小球形成了核殼型復合結構,其殼層成分主要是Sn-Bi亞共晶合金,內(nèi)核是Al合金。隨著過熱度的增大或液滴自由飛行距離的減小,Al75Bi9Sn16合金顆粒由單核型核殼形貌演變?yōu)槎嗪嗽缕承秃藲ば蚊?。隨粒徑從0.5 mm增大到0.9 mm, Al70Bi11Sn19合金核殼形貌從多核月偏食型向單核同心型及月偏食型轉變。根據(jù)以上分析,結合溫度場模擬,總結了Al-Sn-Bi難混溶合金的凝固路徑

4、及其核殼形貌形成機理。
　　其次,在Al-Bi-(Sn)難混溶合金中加入少量 Cu,制備出了Al-Bi-(Sn)-Cu核殼型合金顆粒。研究表明,隨著過熱度的增大,(Al34.5Bi65.5)90Cu10難混溶合金由過熱度為50 K時的單核同心型轉變?yōu)槎嗪嗽缕承秃藲そY構。在Al75Bi9Sn16合金中添加5 at.％ Cu,制備出了(Al75Bi9Sn16)95Cu5核殼型顆粒形貌。采用SEM、EDS和DSC研究了顆粒的組織形貌、