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《沈阳工业大学》 2013年
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无铅钎料熔体热力学性质研究及应用

吴敏  
【摘要】:无铅锡基钎料是为适应当前环保要求而开发的具有广阔市场应用前景的绿色环保钎料。目前关于无铅钎料合金的研究开发已向多元合金化的方向发展,组元间的相互作用变得更为复杂,单纯用实验的“试凑”的方法难以进行系统化研究,而合金熔体热力学理论是研究合金熔体系统材料组成与相互作用的一门基础科学,是进行材料研究的重要基础理论。由于高温实验的复杂性和精确度的不确定性,通过实验直接测定合金热力学性质受到很大限制,所以目前对三元及多元钎料合金体系的热力学数据实验测定有限,至今仍有大量的热力学数据还未测定,而已开发的无铅钎料合金体系的热力学商用数据库价格昂贵,难以直接进行应用。因此借助合金熔体热力学理论计算来预测钎料合金的热力学性质,从而指导无铅钎料的研究开发,是十分必要和有意义的。 论文主要运用Miedema模型,并结合Chou模型,系统的对主要无铅锡基钎料合金体系熔体热力学参数进行计算、分析及评价,并运用熔体热力学理论对无铅钎料的润湿性、熔化温度、表面张力、界面组织等基础内容进行理论分析。 分别运用Miedema模型和MAEAM模型对主要锡基二元钎料合金体系形成焓进行计算,其中Miedema模型计算值与实测值相差幅度基本在2KJ mol-1以内,具有较好的预测效果,MAEAM模型能够根据具体合金结构进行热力学计算,但预测值明显偏小;而运用Miedema模型与Chou模型相结合的方法对三元锡基钎料合金钎料体系自由能进行计算表明,计算模型具有较高的准确率。 以自由体积理论为基础,运用Miedema模型对二元锡基合金超额熵进行计算,但计算值与实测值存在较大偏差,预测结果无法在较高温度下的热力学计算中应用。 以Miedema模型为基础,对主要的二元及三元无铅钎料合金体系组元的活度及活度系数、活度相互作用系数进行计算,发现活度系数的计算结果基本上能够反映溶质原子和溶剂原子间的相互作用情况,但当组元间相互作用情况过于复杂时,由于Miedema模型本身的局限性,预测值可能会出现较大偏差;而对三元无铅钎料合金体系的活度相互作用系数的计算结果进行理论分析,认为预测模型具有较好的准确性。 通过实验研究了微量元素Pb对Sn-9Zn合金钎料的润湿性的影响,发现Pb可促使Sn-9Zn钎料合金的润湿角下降,润湿面积增大,润湿性得到改善。基于Butler方程,利用Miedema模型结合Chou模型对Sn-Zn、Sn-Pb及Sn-Zn-Pb液态钎料合金体系的表面张力进行计算,模型计算预测值与实测数据在数值大小及变化趋势上均十分相近;同时无论Pb是在全范围内,还是在富Sn端,Pb均使钎料合金表面张力得到下降,从而使Sn-Zn-Pb系三元钎料合金润湿性得到改善。 通过实验研究了微量稀土元素La对Sn3.OAg0.5Cu钎料组织、钎料与Cu基体焊合后界面组织及显微硬度影响,发现La未改变钎料合金的物相构成,但可显著细化钎料组织,钎料/Cu处界面的Cu6Sn5化合物厚度减小,界面形貌变为平坦;同时使Sn3.OAg0.5Cu钎料显微硬度提高14.3%,达到为25HV。通过从活度系数与活度相互作用系数两个方面对Sn-Ag-Cu-La四元合金体系热力学性质进行计算,认为La与Sn、Ag及Cu间强的相互作用趋势,致使钎料组织发生显著细化,同时降低Cu6Sn5/Cu的Cu6Sn5金属间化合物长大驱动力。 通过实验探讨了外加磁场对Sn-9Zn钎料熔化温度的影响,发现0.45T的稳恒静磁场可使Sn-9Zn钎料合金熔化温度下降近2℃,其原因为外加磁场对钎料合金熔体做负功,使原子由液相向固相迁移过程中所需克服的势垒比没有磁场作用时有所增加,致使钎料熔点得到下降。
【学位授予单位】:沈阳工业大学
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2013
【分类号】:TG425

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【参考文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 张虹,白书欣;无铅钎料的研究与开发[J];材料导报;1998年02期
2 曾秋莲,王中光,冼爱平,尚建库;无铅焊料Sn-3.8Ag-0.7Cu的低周疲劳行为[J];材料研究学报;2004年01期
3 陈星秋,李海兰,丁学勇,P.Rogl;固态二元合金超额热力学函数的计算方法[J];东北大学学报;2001年03期
4 陈国海,耿志挺,马莒生,张岳;新型无铅焊料合金Sn-Ag-Cu-In-Bi的研究[J];电子元件与材料;2003年04期
5 石素琴,董占贵,钱乙余;软钎焊钎料的最新发展动态[J];电子工艺技术;2000年06期
6 陈志刚,夏志东,史耀武;热力学计算在无铅钎料合金设计中的应用[J];电子工艺技术;2002年02期
7 李晓燕;雷永平;夏志东;史耀武;;Ag含量对Sn-Zn-Ag无铅钎料腐蚀性能的影响[J];电子工艺技术;2006年02期
8 徐骏;胡强;林刚;张富文;;Sn-Bi系列低温无铅焊料及其发展趋势[J];电子工艺技术;2009年01期
9 薛松柏,陈燕,吕晓春;Sn-Ce-Me无铅钎料合金活度相互作用系数的计算及应用[J];焊接学报;2005年04期
10 薛松柏,陈燕,吕晓春;Sn-Ag-Cu-Ce无铅钎料合金体系的热力学计算及预测[J];焊接学报;2005年05期
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 舒小林;金属间化合物物理性能、点缺陷及扩散的改进分析型EAM模型研究[D];湖南大学;2001年
2 王晖;强磁场对合金中析出相凝固行为的影响[D];上海大学;2003年
3 班春燕;电磁场作用下铝合金凝固理论基础研究[D];东北大学;2002年
4 黄惠珍;Sn-9Zn无铅电子焊料及其合金化改性研究[D];南昌大学;2006年
5 李先芬;共晶系和匀晶系二元合金熔体结构转变及其对凝固的影响[D];合肥工业大学;2006年
6 商延赓;Sn基无铅钎料组织、性能和界面反应行为的研究[D];吉林大学;2007年
7 吴玉蓉;稀土镁合金的热力学及固溶特性的理论模拟[D];湖南大学;2007年
8 孙鹏;电子封装中无铅焊点的界面演化和可靠性研究[D];上海大学;2008年
9 赵宁;无铅钎料的液态结构与钎焊界面反应及其相关性研究[D];大连理工大学;2009年
10 高峰;部分无铅焊料体系的热力学与动力学研究[D];厦门大学;2009年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 段莉蕾;无铅钎料接头界面化合物层生长及元素扩散行为[D];大连理工大学;2004年
2 柳春雷;部分无铅焊料体系的相平衡及界面反应研究[D];中南大学;2002年
3 郑志刚;合金热力学性质的Miedema理论计算[D];广西大学;2005年
4 周鸿翼;镁合金的热力学性质计算研究[D];重庆大学;2006年
5 刘洋;电脉冲对Pb-Sn合金熔体作用研究[D];辽宁工学院;2007年
6 杨志;新型Sn-Ag-Bi-Cu-In钎料合金研究[D];昆明理工大学;2006年
7 李凤辉;SnAgCu/Cu界面金属间化合物长大规律[D];北京工业大学;2007年
8 胡炎祥;基于电磁搅拌的无铅互连新方法的初步研究[D];华中科技大学;2006年
9 樊志罡;无铅钎料的电化学腐蚀行为研究[D];大连理工大学;2008年
10 侯育花;Al基金属间化合物的热力学性质及点缺陷的EAM研究[D];广西大学;2008年
【共引文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 曹昱,易丹青,王颖,卢斌,杜若昕;Sn-Ag基无铅焊料的研究与发展[J];四川有色金属;2001年03期
2 周鸿翼;;Mg-Sc合金的热力学性质计算[J];四川有色金属;2008年03期
3 陈海燕;朱有兰;李才取;田燕;;ABS汽车灯罩镀亮铬处理工艺[J];工程塑料应用;2007年12期
4 张维维;赵成林;李广帮;王丽娟;;ANS-OB精炼终点温度预报模型[J];鞍钢技术;2010年02期
5 陈显明;罗承萍;刘江文;李文芳;;镁合金微弧氧化热力学和动力学分析[J];兵器材料科学与工程;2006年03期
6 任鑫;杜学芸;初鑫;;硫酸铈对27SiMn化学镀Ni-Cu-P性能的影响[J];兵器材料科学与工程;2011年01期
7 赵得江;郭学锋;杨文鹏;徐春杰;胡博;高轩;;Mg-Y-Si合金制备及组织分析[J];兵器材料科学与工程;2011年02期
8 袁蝴蝶;尹洪峰;陈盼军;卢琳琳;;原料体系对Ti_3SiC_2合成过程中相组成和显微结构的影响[J];兵器材料科学与工程;2012年01期
9 龙琳;陈强;廖小雨;李国元;;添加Sb和LaB_6对Sn3.0Ag0.5Cu/Cu界面IMC生长的影响[J];半导体技术;2012年01期
10 李在元,翟玉春,田彦文,王天然;铜钼化合物氢还原制备铜钼复合粉研究[J];微纳电子技术;2003年04期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
1 刘兰俊;郭蕾蕾;祖方遒;魏传颖;;熔体结构对Bi-20%Sb合金凝固行为及组织的影响[A];2011年安徽省科协年会——机械工程分年会论文集[C];2011年
2 曾秋莲;王中光;冼爱平;尚建库;;无铅Sn-3.8Ag-0.7Cu和63Sn-37Pb共晶焊料的低周疲劳行为研究[A];2004中国电子制造技术论坛——电子整机无铅化焊接技术学术研讨会论文集[C];2004年
3 许立讲;李孝轩;刘刚;严伟;;基于金基共晶钎料的毫米波T/R组件连接技术研究[A];2010中国电子制造技术论坛论文集[C];2010年
4 韩跃新;刘杰;李艳军;张淑敏;赵庆杰;;临江式铁锰矿石深度还原—高效分选技术研究[A];2010'中国矿业科技大会论文集[C];2010年
5 吴保安;李国纲;汪建胜;王云春;陈小军;;PtRh40-PtRh20高温热电偶丝制备工艺研究[A];2011(昆明)中西部第四届有色金属工业发展论坛论文集[C];2011年
6 蒋敏;杨舒宇;李洪晓;郝士明;;Co基高温合金γ'相的热力学描述与合金设计[A];第十二届中国高温合金年会论文集[C];2011年
7 周国红;张海龙;张昭;王士维;;碳纤维补强氧化锆基复合材料的制备及其力学性能[A];中国空间科学学会空间材料专业委员会2011学术交流会论文集[C];2011年
8 夏春智;梁秋会;李亚江;;Cu/Al直接钎焊接头组织性能研究[A];第十六次全国焊接学术会议论文摘要集[C];2011年
9 李亚江;吴娜;王娟;夏春智;;Super-Ni/NiCr叠层材料与Cr18-Ni8钢真空钎焊接头的组织性能[A];第十六次全国焊接学术会议论文摘要集[C];2011年
10 许光明;江定辉;李金涛;崔建忠;;电磁铸轧5182铝合金组织性能研究[A];第十二届全国铸造年会暨2011中国铸造活动周论文集[C];2011年
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1 黄芳;高镁磷尾矿回收利用磷、镁的应用基础研究[D];昆明理工大学;2010年
2 陈敬超;反应合成银氧化锡复合材料的合成机制与性能研究[D];昆明理工大学;2009年
3 梅向阳;真空定向凝固法去除硅中金属杂质和晶体生长控制的研究[D];昆明理工大学;2010年
4 高惠民;云母颜料制备及其机理研究[D];武汉理工大学;2010年
5 杨林;用叶蜡石和金红石制备Sialon-TiNC及其在出铁沟浇注料中的应用研究[D];中国地质大学(北京);2011年
6 慈鸿钢;外加直流磁场对等离子弧堆焊层组织及性能的影响研究[D];沈阳工业大学;2011年
7 计海涛;Al-Mg系合金挤压加工变形及低周疲劳行为研究[D];沈阳工业大学;2010年
8 卢广林;立方氮化硼仿生耐磨复合材料的制备及其研究[D];吉林大学;2011年
9 李洪梅;TiNi形状记忆合金与不锈钢异种材料激光焊研究[D];吉林大学;2011年
10 罗忠兵;钎焊界面结构形态及对其接头剪切行为的影响[D];大连理工大学;2011年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 王茜;时效处理对快速凝固Cu-Cr合金组织性能的影响[D];河南理工大学;2010年
2 张学武;基于磁控技术的TIG焊残余应力的研究[D];南昌航空大学;2010年
3 徐蕙;CuO薄膜和Cu/TiO_x复合薄膜的制备与表征[D];浙江理工大学;2010年
4 任振伟;高压扭转工艺对生物镁锌钙合金组织及性能的影响[D];郑州大学;2010年
5 王岩;Ca、Sr对AS21合金组织及性能的影响[D];郑州大学;2010年
6 王家华;层状陶瓷Ti_3AlC_2的制备及性能研究[D];哈尔滨工程大学;2010年
7 林爽;低温前驱体裂解法合成碳化硼粉体的研究[D];哈尔滨工程大学;2010年
8 林鹏;固相反应型Al_2O_3-TiB_2复相陶瓷涂层形成机理及力学性能研究[D];辽宁工程技术大学;2009年
9 徐琛;Zn-Bi-Ni和Zn-Bi-Fe体系的相平衡研究[D];湘潭大学;2010年
10 李晓琴;Zn-Co-Si三元体系相关系的研究[D];湘潭大学;2010年
【二级参考文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 曹昱,易丹青,王颖,卢斌,杜若昕;Sn-Ag基无铅焊料的研究与发展[J];四川有色金属;2001年03期
2 张维平,沈厚发;钢锭内部的金属流动与宏观偏析[J];鞍钢技术;1995年02期
3 谢恩桓;绿色封装:走向国际市场的必由之路[J];半导体技术;2004年02期
4 沈萌;华彤;邵丙铣;王珺;;IMC生长对无铅焊球可靠性的影响[J];半导体技术;2007年11期
5 田民波,梁彤翔,何卫;电子封装技术和封装材料[J];半导体情报;1995年04期
6 陈柳,张群,王国忠,谢晓明,程兆年;倒装焊SnPb焊点热循环失效和底充胶的影响[J];半导体学报;2001年01期
7 彩霞,陈柳,张群,徐步陆,黄卫东,谢晓明,程兆年;倒扣芯片连接焊点的热疲劳失效[J];半导体学报;2002年06期
8 和平,彭瑶玮,乌健波,孟宣华,何国伟;vf-BGA封装焊球热疲劳可靠性的研究[J];半导体学报;2004年07期
9 项长祥,张宁欣,李联生,王福明;三元系几何模型在活度相互作用系数预测中的应用[J];北京科技大学学报;1999年05期
10 郭发军,李玲珍,苍大强,宗燕兵,何鹏;电场作用下二元液态合金中溶质活度变化理论模型[J];北京科技大学学报;2005年01期
中国重要会议论文全文数据库 前1条
1 薛松柏;钱乙余;赵志成;;无铅软钎料的研究现状及发展趋势[A];第九次全国焊接会议论文集(第1册)[C];1999年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 朱奇农;电子封装中表面贴装焊点的可靠性研究[D];中国科学院上海冶金研究所;2000年
2 张群;倒装焊及相关问题的研究[D];中国科学院上海冶金研究所;2001年
3 肖克来提;无铅焊料表面贴装焊点的高温可靠性研究[D];中国科学院上海冶金研究所;2001年
4 舒小林;金属间化合物物理性能、点缺陷及扩散的改进分析型EAM模型研究[D];湖南大学;2001年
5 徐步陆;电子封装可靠性研究[D];中国科学院研究生院(上海微系统与信息技术研究所);2002年
6 彩霞;高密度电子封装可靠性研究[D];中国科学院研究生院(上海微系统与信息技术研究所);2002年
7 陈志刚;SnAgCuRE钎焊接头蠕变行为的研究[D];北京工业大学;2003年
8 于大全;电子封装互连无铅钎料及其界面问题研究[D];大连理工大学;2004年
9 班春燕;电磁场作用下铝合金凝固理论基础研究[D];东北大学;2002年
10 王伟民;Al-si合金熔体的微观结构及Si原子集团的演变行为[D];山东工业大学;1998年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 马秀玲;SnAgCu系无铅钎料的研究[D];北京工业大学;2004年
2 段莉蕾;无铅钎料接头界面化合物层生长及元素扩散行为[D];大连理工大学;2004年
3 周甘宇;Sn-Zn系和Sn-Cu系无铅焊锡的研制[D];中南大学;2004年
4 谢加书;华中科技大学基于导师负责制下研究生思想政治工作研究[D];华中科技大学;2004年
5 谢海平;Sn-Zn-Cu无铅钎料研究[D];大连理工大学;2005年
6 何大鹏;合金元素对二元Sn基钎料钎焊界面IMC的影响[D];大连理工大学;2006年
7 沈融融;电阻率法研究二元合金温度诱导不连续液—液结构转变[D];合肥工业大学;2006年
8 王建辉;Sn-Zn-Cu(Ni)无铅钎料及其钎焊接头界面反应研究[D];大连理工大学;2006年
9 毛潭;Cu-Sn合金熔体粘度的实验与理论研究[D];山东大学;2007年
10 周兵;Sn-Bi系与Pb-30%Sb合金熔体结构转变的可逆性及其对凝固的影响[D];合肥工业大学;2007年
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1 满华,张柯柯,刘亚民,黄金亮,倪锋;金属型预热温度对微连接用铸造SnAgCu钎料合金性能影响[J];热加工工艺;2004年11期
2 杨磊;揭晓华;郭黎;;锡基无铅钎料的性能研究与新进展[J];电子元件与材料;2010年08期
3 石素琴,董占贵,钱乙余;软钎焊钎料的最新发展动态[J];电子工艺技术;2000年06期
4 何柏林;于影霞;张馨;;无铅钎料的研究现状及进展[J];热加工工艺(焊接版);2006年04期
5 尹立孟;冼健威;姚宗湘;王刚;;三种高Sn无铅钎料的表面张力和润湿性能研究[J];电子元件与材料;2010年11期
6 王双其;张柯柯;樊艳丽;王要利;杨洁;程光辉;韩丽娟;;Ag、RE对Sn-Ag-Cu-RE无铅钎料润湿性的影响[J];热加工工艺(焊接版);2006年03期
7 孙凤莲;胡文刚;王丽凤;马鑫;;Bi对Sn-0.3Ag-0.7Cu无铅钎料熔点及润湿性能的影响[J];焊接学报;2008年10期
8 董文兴;史耀武;夏志东;雷永平;;SnAgCu无铅钎料焊点结晶裂纹[J];焊接学报;2008年12期
9 郝虎;田君;史耀武;雷永平;夏志东;;SnAgCuY系稀土无铅钎料显微组织与性能研究[J];稀有金属材料与工程;2006年S2期
10 韩运侠;张柯柯;;稀土元素对Sn-0.2Ag-0.7Cu钎料合金物理性能的影响[J];电子元件与材料;2008年02期
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1 ;六例有关电子封装技术中无铅焊点可靠性研究[A];2004中国电子制造技术论坛——无铅焊接技术译文集(下册)[C];2004年
2 Katsuaki Suganuma;;无铅电子封装发展现状[A];2004中国电子制造技术论坛——无铅焊接技术译文集(下册)[C];2004年
3 冯武锋;王春青;;电子元件焊接中的钎料合金研制及钎料合金设计方法[A];全国第六届SMT/SMD学术研讨会论文集[C];2001年
4 刘泽光;陈登权;罗锡明;许昆;;微电子封装用金基合金无铅钎料[A];2004中国电子制造技术论坛——电子整机无铅化焊接技术学术研讨会论文集[C];2004年
5 马鑫;吴建新;;无铅电子组装的发展现状[A];2003中国电子制造技术论坛暨展会暨第七届SMT、SMD技术研讨会论文集[C];2003年
6 T.A.Siewert;D.R.Smith;J.C.Madeni;;无铅钎料资料库[A];2004中国电子制造技术论坛——无铅焊接技术译文集(下册)[C];2004年
7 Vaidyanathan Kripesh;Poi-Siong Teo;Chai Tai Chong;Gautham Vishwanadam;Yew Cheong Mui;;无线应用的无铅芯片面封装发展现状[A];2004中国电子制造技术论坛——无铅焊接技术译文集(下册)[C];2004年
8 刘思栋;薛烽;周健;;P、Ag对Sn-0.5Cu无铅钎料抗氧化性能的影响[A];第七届中国功能材料及其应用学术会议论文集(第3分册)[C];2010年
9 Jim Morris;Matthew J.O'Keefe;;无铅钎料对波峰焊设备的影响[A];2004中国电子制造技术论坛——无铅焊接技术译文集(下册)[C];2004年
10 丁东庆;钱乙余;马鑫;吴建新;;管状保险丝无铅化组装缺陷产生的机理分析[A];2004中国电子制造技术论坛——电子整机无铅化焊接技术学术研讨会论文集[C];2004年
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1 记者 肖向荣;国家标准首现“郴州制造”[N];郴州日报;2009年
2 陆克服;铜陵六项目获国家扶持[N];安徽经济报;2011年
3 记者 叶倩;铜陵铜基新材料特色高技术产业链项目获批[N];中国有色金属报;2011年
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1 吴敏;无铅钎料熔体热力学性质研究及应用[D];沈阳工业大学;2013年
2 王慧;微合金化对Sn-9Zn无铅钎料钎焊性能影响及润湿机理研究[D];南京航空航天大学;2010年
3 卫国强;电子封装无铅钎料界面反应研究[D];华南理工大学;2012年
4 张国尚;80Au/20Sn钎料合金力学性能研究[D];天津大学;2010年
5 刘晓英;Sn基复合无铅钎料的研究[D];大连理工大学;2010年
6 韩永典;Ni涂层碳纳米管增强Sn-Ag-Cu无铅钎料的可靠性研究[D];天津大学;2010年
7 赵国际;快速凝固及微合金化Sn-Zn系钎料改性研究[D];重庆大学;2012年
8 俞伟元;非晶态钎料的钎焊性能及其连接机理[D];兰州理工大学;2009年
9 张宁;SnAgCu基无铅钎焊接头在跌落和冲击条件下的可靠性评价研究[D];北京工业大学;2011年
10 王俭辛;稀土Ce对Sn-Ag-Cu和Sn-Cu-Ni钎料性能及焊点可靠性影响的研究[D];南京航空航天大学;2009年
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1 唐坤;SnCu基无铅钎料研究及阻焊剂开发[D];河南科技大学;2011年
2 王艳;ZnAlMg基高温无铅钎料的研究[D];天津大学;2010年
3 孙莉;添加纳米颗粒的复合无铅钎料及其微连接接头性能研究[D];石家庄铁道学院;2009年
4 刘欢;单晶铜(镍)基体与无铅钎料的界面反应[D];大连理工大学;2011年
5 刘学;SnAgCuCe无铅焊点界面行为及微观力学性能[D];哈尔滨理工大学;2011年
6 张群超;新型低银无铅电子钎料研究[D];北京有色金属研究总院;2012年
7 梁永丰;无铅钎料的纯扭疲劳和多轴棘轮疲劳研究[D];天津大学;2010年
8 丁瑞芳;无铅钎料的液态结构及其物理性质的分子动力学计算[D];大连理工大学;2011年
9 郑志霞;快速凝固对Sn-3.0Ag-0.5Cu无铅钎料组织与性能的影响[D];江苏科技大学;2012年
10 康宁;铝铜钎焊用Sn-Zn基无铅钎料的研究[D];大连理工大学;2012年
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