| 题名 | 电流作用下黄铜、镁合金微观结构和力学性能的演化及90Sn-10Sb焊料的电迁移行为 |
| 作者 | 杜晓宁 |
| 学位类别 | 博士 |
| 答辩日期 | 2008-09-18 |
| 授予单位 | 中国科学院金属研究所 |
| 授予地点 | 金属研究所 |
| 导师 | 成会明 |
| 关键词 | 电流 微观结构 力学性能 固态相变 再结晶 形核率 电迁移 |
| 其他题名 | Microstructure and Mechanical Property Evolution in Cu-Zn Alloy and Mg Alloy, and Electromigration in 90Sn-10Sb Solder Joints under Electric Current |
| 学位专业 | 材料物理与化学 |
| 中文摘要 | 电流（直流电流、交变电流和脉冲电流）处理技术作为一种非平衡处理手段日渐显示出其在材料加工中的作用。目前关于脉冲电流对金属材料微观结构影响的研究已经取得了一定的进展，但是这些工作大多集中在微观机理的讨论与分析上，而对于脉冲电流技术应用的可行性关注较少。本论文着重研究了脉冲电流作用下黄铜的表面纳米化及等通道挤压镁合金微观结构和力学性能的演化，并分析了相关机制；此外还探讨了电流作用下Cu/SnSb/Cu无铅焊料小焊点试样中的电迁移失效问题。 采用脉冲电流对具有双相结构的粗晶H59黄铜进行表面处理，在处理后的试样表面形成了具有随机取向的纳米晶组织，平均晶粒尺寸约为20nm，而随着距离表面深度的增加，晶粒尺寸逐渐增大。利用纳米压痕仪对样品截面进行微观硬度测试时发现：试样的上表面层硬度明显增大，可达到4GPa左右，且随着距离表面深度的增加，即随着晶粒尺寸的逐渐增大，硬度逐渐下降。理论分析表明：脉冲电流作用下黄铜表面纳米化结构的形成与脉冲电流处理过程中发生的αβ固态相变有关，脉冲电流通过降低体系相变时的形核势垒提高形核率；而脉冲电流本身具有的趋肤效应使电流密度从试样表面到心部逐渐降低，从而使晶粒细化只局限于表面，而不改变材料内部的结构和性能。 利用脉冲电流处理4道次ECAP AZ31镁合金，发现处理后试样的屈服强度和最大拉伸强度基本保持不变，而延伸率却大为提高，最大可达到57%左右。微观组织观察发现试样的平均晶粒尺寸稍微长大并且分布更加均匀，而且试样的织构也基本没发生变化。理论分析表明：脉冲电流处理使试样在极短的时间内再结晶，而脉冲电流处理具有的提高再结晶形核率和抑制晶粒长大以及促进位错湮灭的效应使材料仍保持很小的晶粒尺寸，但材料中的位错密度大幅度降低，从而使试样的力学性能提高；此外，脉冲电流处理保持了ECAP处理试样中产生的织构，这也为脉冲电流处理后试样力学性能的提高提供了辅助的作用。 研究了Cu/90Sn-10Sb/Cu焊点试样中的电迁移效应，发现通电后试样阳极界面的Cu-Sn化合物层增厚而阴极界面Cu-Sn化合物层减薄，呈现出明显的极性效应，且阳极界面化合物的生长速率随时间呈抛物线关系；当实验温度提高到140oC时，试样阳极附近的Cu6Sn5化合物层急剧增厚，且其中夹杂着较大的Sn3Sb2化合物颗粒，而阴极界面附近Sb原子的含量增加，且主要以长大了的Sn3Sb2化合物形式存在。理论分析认为：在高密度电流作用下，Cu原子和Sn原子向阳极迁移，导致Cu-Sn化合物生长的极性效应，而Sb原子在反应力的作用下向阴极迁移，从而使Sb原子在阴极附近富集，并使Sn3Sb2化合物长大。 |
| 语种 | 中文 |
| 公开日期 | 2012-04-10 |
| 页码 | 116 |
| 内容类型 | 学位论文 |
| 源URL | [http://ir.imr.ac.cn/handle/321006/17017]  |
| 专题 | 金属研究所_中国科学院金属研究所 |
| 推荐引用方式 GB/T 7714 | 杜晓宁. 电流作用下黄铜、镁合金微观结构和力学性能的演化及90Sn-10Sb焊料的电迁移行为[D]. 金属研究所. 中国科学院金属研究所. 2008. |
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