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《西北工业大学》 2007年
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凝固过程中外场对流动控制的研究

陈翔燕  
【摘要】:低熔点合金由于其性能优势广泛地应用于电子等工业领域,特别是低熔点共晶如传统的焊料Pb-Sn合金更是备受重视。但随着环保意识的增强,人们对无铅产品的研究正逐渐增多,Sn-Bi、Bi-In、Sn-Zn等合金由于熔点低且性能接近或优于Pb-Sn合金成为了可能替代品,但上述合金在常规条件下凝固组织粗大、偏析严重,不能满足工业要求。另一方面,研究表明:熔体内流动对枝晶的生长具有很大的影响,这种影响对合金组织及性能起着决定性的作用,但目前对其在凝固过程中的作用机制的研究还处于探索阶段,很多问题尚待解决。 针对这一现象,本文使用磁场强度为450mT旋转磁场实验装置,在磁场条件下和常规条件下对Pb-Sn及铅替代合金Sn-Bi、Bi-In、Sn-Zn进行了熔化和凝固实验。此外尝试了在合金中添加稀土元素Ce(铈),研究了结合磁场及Ce的作用对结晶组织以及对合金润湿性能的影响。主要研究工作和研究结果如下: 1.分析了旋转磁场下Pb-48%Sn亚共晶和Pb-67%Sn、Pb-80%Sn过共晶以及掺入Ce后合金的凝固组织,发现旋转磁场能消除宏观偏析,碎断和细化枝晶,掺入第三元素Ce能进一步细化并得到均匀组织。 2.研究了旋转磁场及Ce(铈)对Sn-50%Bi、Sn-55%Bi过共晶及Sn-65%Bi、Sn-59%Bi过共晶凝固过程的影响。结果表明:对亚共晶,旋转磁场能显著的细化晶粒,抑制初生相Sn的生长,改善组织,但对过共晶初生相Bi的细化作用不大;在过共晶中掺入Ce后施加旋转磁场,明显抑制了初生相的生长,大块Bi相得到显著细化,分析认为这是由旋转磁场及Ce共同作用的结果,但两者对亚共晶的作用也不明显;旋转磁场及Ce的共同作用能显著提高合金的润湿性。 3.研究了Bi-72%In、Bi-78.5%In、Bi-80%In过共晶和Sn-9%Zn共晶,Sn-8%Zn-3%Bi合金凝固组织形貌特征,进一步验证了旋转磁场的作用并定性分析了外场对合金润湿性的影响。
【学位授予单位】:西北工业大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2007
【分类号】:TG111.4

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【引证文献】
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