Sn-Bi系合金熔體結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)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(jié)果表明通過適當(dāng)?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(jié)于熔體結(jié)構(gòu)狀態(tài)的變化，但其本質(zhì)及規(guī)律并不十分明了。近年，液態(tài)結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)變的發(fā)現(xiàn)與研究，為液一固依存關(guān)系的認(rèn)知提供了一個新的契機(jī)，同時也避免了工藝探索上的盲目性，但對于熔體結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)變及其對凝固、合金性能影響的規(guī)律及本質(zhì)仍需進(jìn)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(yīng)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(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)變的動力學(xué)行為，并運(yùn)用相變動力學(xué)理論和熱力學(xué)理論對其轉(zhuǎn)變特征、機(jī)制與本質(zhì)進(jìn)行了理論分析與探討。此外，本文通過凝固和鋪展實(shí)驗(yàn)進(jìn)一步揭示了Sn-Bi合金熔體結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)變與凝固組織及潤濕性之間的聯(lián)系。主要內(nèi)容及結(jié)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(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)變過程的動力學(xué)行為進(jìn)行相變動力學(xué)分析，所得結(jié)論認(rèn)

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(zhuǎn)變過程屬于形核一長大類型。此外，基于變速升溫電阻率實(shí)驗(yàn)結(jié)果，運(yùn)用Kissinger方程求出了Sn-40％Bi合金熔體結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)變開始溫度處的表觀激活能Ek，其較小的數(shù)值表明結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)變過程主要是局域原子的重排。 (2)以熔體結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)變?yōu)榍腥朦c(diǎn)，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(jié)果表明運(yùn)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(yīng)的保溫

4、時間，否則難以達(dá)到最佳效果。一定過熱度及相應(yīng)保溫時間所引起的熔體結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)變導(dǎo)致凝固過冷度增大、晶粒明顯細(xì)化且組織形態(tài)也發(fā)生改變。簡單過熱處理導(dǎo)致凝固組織的細(xì)化，其本質(zhì)是由于熔體結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)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(nèi)發(fā)生液態(tài)結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)變且部分可逆，并且結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)變后的凝固組織發(fā)生顯著變化，再次驗(yàn)證了溫