میکروساختار و خواص مکانیکی آلیاژهای لحیم و جوش عاری از سرب Sn-Bi، Sn-Ag و Sn-Zn

Microstructure and mechanical properties of Sn–Bi, Sn–Ag and Sn–Zn lead-free solder alloys

چکیده

هدف این مقاله، گسترش ازریابی مقایسه ای در مورد خواص مکانیکی آلیاژهای ریختگی Sn-Bi، Sn-Ag و Sn-Zn به صورت تابعی از آرایه های میکروساختاری حاصل با نظر به کاربرد به عنوان مواد لحیم و جوشکاری می باشد. میکروساختارهای منتج، استحکام کششی تسلیم و استحکام نهایی و تغییر طول آلیاژهای Sn-3.5%wt Ag, Sn-40%wt Bi و Sn-9%wt Zn مورد بررسی قرار گرفته و با نتایج معادل ناشی از آلیاژهای مرسوم لحیم قلع و سرب Sn-40%wt Pb مقایسه شده است.

آزمون های کششی با استفاده از نمونه های انتخاب شده از موقعیت های خاص در امتداد طول ریختگی های با انجماد جهت دار و همبستگی نوع Hall-Petch خواص کششی حاصل برای هر آلیاژ را به یک مقیاس پارامتری از میکروساختار ربط داده است. مشخص شد که تمام آلیاژهای عاری از سرب با توافق و مصالحه ای بین حفاظت محیطی و استحکام مکانیکی همساز بررسی شده اند. آلیاژ Sn-Bi دارای بیش ترین استحکام کشش نهایی در بین تمام آلیاژهای مورد مطالعه است، در حالی که هم آلیاژ Sn-Ag و هم آلیاژ Sn-Zn سبک تر بوده و داکتیلیته و انعطاف پذیری بیش تری نسبت به آلیاژهای Sn-Bi و Sn-Pb نشان داده اند.

جهت دانلود ترجمه تخصصی و فارسی این مقاله می توانید وجه آنرا پرداخت نموده و بلافاصله دریافت نمایید.

ABSTRACT

The aim of this paper is to develop a comparative evaluation of mechanical properties of as-cast Sn–Bi, Sn–Ag and Sn–Zn alloys as a function of the resulting microstructural arrays with a view to application as solder materials. The resulting microstructures, ultimate and yield tensile strengths and elongations of Sn–۴۰ wt.% Bi, Sn–۳.۵ wt.% Ag and Sn–۹ wt.% Zn alloys were examined and compared with the corresponding results of the traditional Sn–۴۰ wt.% Pb solder alloy.

Tensile tests were carried out using specimens selected from specific positions along the length of the directionally solidified castings and Hall– Petch type correlations have been proposed relating the resulting tensile properties of each alloy to a parametric scale of the microstructure. It was found that all Pb-free alloys examined comply with a compromise between compatible mechanical strength and environmental protection. The Sn–Bi alloy has the highest ultimate tensile strength of all alloys examined, while both Sn–Ag and Sn–Zn alloys are lighter and exhibited higher ductility than the Sn–Pb and Sn–Bi alloys.