تحسينات البزموث على الأداء الميكانيكي لسبيكة القصدير-نحاس Sn-Cu سهلة الانصهار

الملخص

تعتبر سبيكة Sn-Cu سهلة الانصهار أحد البدائل المحتملة لسبائك اللحام Sn-Pb السامة. يهدف هذا العمل إلى تحسين الأداء الميكانيكي لسبيكة Sn-Cu سهلة الانصهار من حيث زمن التمزق وخواص الزحف من خلال دراسة تأثير محتوى البزموث (Bi) والفضة (Ag) بنسبة x = 0.3 و0.5% وزناً لكل منهما. الخواص الميكانيكية لسبائك Sn-Cu سهلة الصب. تمت دراسة السبائك الثلاثية Sn-Cu-X (X = Bi أو Ag) باستخدام حيود الأشعة السينية (XRD) وآلة اختبار الزحف. كشفت النتائج أن 0.3 و0.5٪ بالوزن من إضافات Bi إلى سبيكة Sn-Cu سهلة الصب لا تعزز تكوين Cu6Sn5 IMC ولكنها حولته من 102 إلى الاتجاه 202. لقد أدت إضافات Bi المذكورة أعلاه إلى تحسين حجم الجسيمات β-Sn وتوسيع Cu6Sn5 IMC، وبالتالي تقليل تشويه الشبكة الذي يعزز بشكل مباشر الأداء الميكانيكي والموثوقية لهذه السبائك المصبوبة من خلال اختبارات الشد بأحمال مختلفة في درجة حرارة الغرفة. أدت إضافة 0.3 و0.5% بالوزن من Bi إلى السبائك المصبوبة سهلة الانصهار إلى تشكيل IMC (Ag3Sn) إلى جانب الطور Cu6Sn5 الذي لا يتطابق معه نظرًا لبنيتها البلورية المختلفة (Ag3Sn) (المعيني) وCu6Sn5) (Hex)). ولهذا انخفض الثبات الهيكلي مما يؤدي إلى انخفاض المقاومة للقوى الخارجية وانخفاض الموثوقية الميكانيكية. التحسينات الميكانيكية (وقت التمزق العالي (5498.85 ثانية)، ومعدل الإجهاد المنخفض، الإجهاد (9.48)) التي تم ذكرها مع إضافة 0.5٪ بالوزن من Bi إلى السبائك سهلة الانصهار المصبوبة والتي ترتبط بقوة بارتفاعها الاستقرار الهيكلي مقارنة بالإضافات الأخرى. من وجهة النظر الميكانيكية، يوصى بأن تكون سبيكة Sn-0.7Cu-0.5Bi هي السبائك الأكثر موثوقية ميكانيكية للإنتاج على نطاق واسع ومعالجة اللحام والتجميع الإلكتروني.