金锡合金过冷凝固行为研究

发布时间：2020-10-21 11:01

　　 熔点在280℃~360℃区间的金锡焊料因具有可焊性好、抗热疲劳强等优点,在微电子器件封装领域有至关重要的应用。金锡合金常规凝固条件下的组织粗大,致使该合金难以加工成型,而合金在过冷凝固过程中,其最终组织会发生明显的细化行为,并将有效改善合金热加工等性能。因此本论文着重研究了金锡共晶合金(AuSn20.5)、金锡近共晶合金(AuSn20)和金锡过共晶合金(AuSn24、AuSn26),不同过冷凝固时的组织及其演变规律。论文研究内容对深入认识金锡二元合金过冷非平衡条件下的组织及其演变机制具有重要的科学意义。论文采用包覆循环过热法,研究了金锡合金在过冷凝固时的凝固组织和其演变规律:采用在线式红外测温仪,实时记录了金锡合金不同过冷凝固条件下的过冷凝固曲线,采用SEM等分析表征手段,深入分析了过冷凝固时不同成分的金锡合金凝固组织,并用LZ模型、BCT模型、枝晶重熔理论和枝晶碎断理论对金锡合金过冷凝固组织的演变机制进行分析。得到的研究结果如下:一、金锡共晶合金(AuSn20.5)过冷凝固行为研究表明:(1)在过冷凝固时(ΔT32 K),金锡共晶合金(AuSn20.5)凝固组织为层片状的共晶组织。共晶组织的层片间距随着过冷度的增大而不断地减小,当ΔT=32 K时,层片间距减小为0.2μm。(2)LZ模型和BCT模型的理论分析表明,当ΔT35 K时,共晶层片组织优先析出。二、金锡近共晶合金(AuSn20)过冷凝固行为研究表明:(1)在过冷凝固条件下(ΔT30 K),金锡近共晶合金的凝固组织由ζ'-Au_5Sn初生相和共晶组织共同构成。(2)LZ模型和BCT模型的理论分析表明:ΔT44 K时,ζ'-Au_5Sn作为初生相优先析出。ζ'-Au_5Sn初生相的细化机制主要为枝晶重熔机制与枝晶碎断机制。三、金锡过共晶合金(AuSn24、AuSn26)过冷凝固行为研究表明:(1)在过冷凝固时(ΔT30 K),金锡过共晶合金的组织由δ-AuSn初生相和共晶组织共同构成。同时AuSn24合金中部分层片状共晶组织逐渐演化为棒状共晶组织;AuSn26合金组织中部分区域出现非规则共晶组织。(2)BCT模型的理论分析表明:当过冷度较小时,δ-AuSn作为初生相优先从AuSn24和AuSn26合金析出;δ-AuSn初生相的细化机制主要为枝晶重熔机制。
【学位单位】：云南大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2018
【中图分类】：TG146.31
【部分图文】：

金锡二元合金相图

共晶层片组织生长示意图

单辊旋淬和电弧熔炼系统
【参考文献】

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本文编号：2850038