Pb-Sn合金在功率超声场中的凝固过程研究

研究了功率超声在铅锡合金凝固过程的作用,分析了超声功率、施振温度、熔体的冷却方式等参数的影响机制。结果表明,在功率超声作用下,声空化效应和声流效应使含铅5%的铅锡合金的凝固组织明显细化,随着超声功率的增加,合金组织的细化程度提高,但功率提高到一定程度时,细化作用减弱;施振温度、熔体的冷却方式等参数对超声在铅锡合金凝固过程的作用有较大的影响。

Effect of traveling magnetic field on dendrite growth of Pb-Sn alloy during directional solidification

The influence of melt convection on dendrite growth during the upward-directional solidification of Pb-33%Sn binary alloys was investigated.The melt convection was modulated by traveling magnetic field.When the direction of traveling magnetic field was changed from upward to downward,the primary dendrite spacing gradually increased,and the distribution peak of the primary dendrite spacing shifted to the field of narrower spacing.These result from the different intensities of melt convection,which are controlled by the traveling magnetic field.The effects of the traveling magnetic field on melt convection are similar to those of adjustment in the gravity level,thus,the primary dendrite spacing varies.When the intensity of the traveling magnetic field was 1 mT,and the drawing speed was 50 μm/s,the gravity acceleration reached 0.22g for the downward-traveling magnetic field and 3.07g for the upward-traveling magnetic field.

旋转磁场作用下Pb-Sn合金的凝固组织

采用自行设计的旋转磁场,研究了在不同转速和不同磁感应强度下旋转磁场对Pb-45Sn亚共晶和Pb-64Sn过共晶合金凝固组织的影响,并与常规条件下的凝固组织进行对比。试验结果表明,对Pb-45Sn亚共晶,旋转磁场可以明显的碎断枝晶,细化晶粒;对Pb-64Sn过共晶,旋转磁场可以消除常规条件下的重力偏析,枝晶间的共晶组织被粗化,并有团状组织生成。试验发现,随着磁感应强度和转速的增大,Pb-45Sn亚共晶和Pb-64Sn过共晶凝固组织中等轴晶的数目均增多。

液态Pb-Sn合金的内耗研究

用强迫振动法测量了Ｐｂ－Ｓｎ合金在熔液状态时的内耗观测到好几个内耗峰．这说明在液相线以上Ｐｂ－Ｓｎ合金的熔液中仍存在一定的相结构并可能产生相变。

超重力对Pb-Sn合金偏析行为的影响

以Pb-Sn合金为例,利用离心旋转加热炉研究了超重力对金属凝固组织偏析行为的影响。结果表明,在超重力条件下,不同比例Pb-Sn合金凝固组织均出现分层现象,其中密度较小的富锡相富集在试样上部,而密度较大的富铅相则沉降在试样底部,中间为共晶组织,而且随着重力系数的增加这种分层现象也愈加明显。在存在密度差的情况下,超重力可以实现Pb-Sn合金中不同组织的偏析和分层。

旋转磁场对Pb-Sn-Sb合金组织及性能的影响

为了改善Pb-Sn-Sb三元轴承合金液态成型过程中的比重偏析,用旋转磁场控制Pb-Sn-Sb合金液态成型过程.采用光学显微镜、扫描电镜能谱分析研究了旋转磁场对Pb-Sn-Sb合金显微组织及成分分布的影响.用布氏硬度计、摩擦磨损试验机测试Pb-Sn-Sb合金的硬度及摩擦磨损性能.实验结果表明:旋转磁场能有效改善Pb-Sn-Sb合金的比重偏析,且能细化晶粒.激磁电压为45V时,SbSn块状化合物在试样上下截面分布最均匀,块度变小,比重偏析改善效果最好;试样上下截面Pb、Sn、Sb三元素含量基本趋于一致.随着激磁电压增加,试样上下截面的硬度及耐磨性有一定程度提高,并明显趋于一致.

混合集成电路用Pb-Sn-Sb-Ag钎料的热疲劳

为了解决混合集成电路中环境温度变化引发的焊点可靠性问题,开发了具有高可靠性的新型钎料来满足微型化和高密度化的混合集成电路的焊接需要.对新研发的Pb-Sn-Sb-Ag四元合金钎料进行了DSC熔点测试,热电偶测试了回流焊的温度曲线,对焊点显微组织进行了相分析,并参照IPC-9701A测试方法进行了热循环实验,结果发现热循环前后钎料的显微组织和力学性能发生了明显的变化.研究表明：钎料合金液相点在245℃;回流焊峰值温度为267℃;显微组织中主要有Pb、Sb2Sn3和Ag3Sn三种相;热失配产生的剪切应力导致了微裂纹产生,温度交变使裂纹持续扩展,最终导致焊点出现了整体剥离的断裂失效模式;金属间化合物厚度和剪切强度呈现逐渐递减的近似线性关系;对比已应用的钎料,新研制的Pb-Sn-Sb-Ag钎料显微组织均匀,在-40~150℃热循环条件下表现出高的可靠性.

强磁场对定向凝固Pb-Sn共晶生长影响的初步研究

在 10T强磁场下对Pb Sn共晶合金沿垂直向上方向进行定向凝固实验 ,分析了强磁场对共晶生长的影响 .实验发现 ,强磁场下耦合生长的Pb Sn共晶两相的排列方向明显偏离垂直方向 ,极端情况下甚至出现近似横向的排列 .这种现象的产生与领先相Pb的磁性能相关 .

Pb-Sn合金连续结晶分离过程的模型化与优化

电热连续结晶机是实现粗锡脱铅精炼的关键设备。本文在冶金热力学和动力学的基础之上,从系统简化和耦合分析的角度出发,探讨了结晶分离过程中物料因素和能量因素与产品产量、质量的相互关系,所得的静态数学模型与实际生产是吻合的。在此基础上,作者提出了一种综合收益目标函数并探讨了结晶分离过程的静态优化控制策略,所导出的有关优化控制算法经计算机仿真证明是实用可行的。本文工作将该领域的研究工作由定性分析引入到定量研究,同时为该设备的自动化奠定理论基础。

Pb-Sn-Cu合金共沉积工艺研究

为了改善内燃机滑动轴承镀层的减摩性能,采用在合金基体上镀覆三元合金的工艺,在氟硼酸盐镀液体系中实现了Pb-Sn-Cu三元合金表面电镀。研究了镀液体系中镀液成分及工艺参数对Pb-Sn-Cu三元合金镀层成分及含量的影响。结果表明,镀液成分及电镀工艺参数对镀层成分及含量有较大的影响。镀液成分及电镀工艺参数的试验结果表明,镀液的最佳组成及工艺参数为:200g/LPb2+,25g/LSn2+,2.5g/LCu2+,4g/L对苯二酚,2.5g/L蛋白胨,100g/L游离HBF4,30g/LH3BO3,温度为25℃,电流密度6.0A/dm2。

相反转法制备超细Bi-Pb-Sn-Cd易熔合金粉

用相反转法将含分散剂的水滴加到熔融的Bi-Pb-Sn-Cd易熔合金液中,制备了一系列超细合金粉,使超细粉的制备与表面修饰同步进行,系统研究了制备过程中温度、搅拌速度和分散剂浓度对超细合金粉粒径的影响。实验结果表明,随着水在合金液中含量的增加,体系发生相转变,合金从连续相逐渐破裂成分散相而形成超细金属粉,同时改性剂以物理吸附的方式对超细金属粉进行表面改性;制备温度、搅拌速度和分散剂浓度对合金粉粒径有明显影响,以浓度为1%的油酸钠为分散剂,温度为85℃,搅拌速度为1750r.min-1,可制得平均粒径为0.3μm的超细Bi-Pb-Sn-Cd合金粉。为获得满意粒径和表面改性效果的超细合金粉,必须将制备温度、搅拌速度和分散剂浓度控制在适当的范围。

甲基磺酸盐体系Pb-Sn-Cu合金镀液性能的研究

测定了甲基磺酸盐体系Pb-Sn-Cu合金镀液的参数,测试了镀液的分散能力、深镀能力以及镀液的稳定性.试验表明:镀液的电导率随游离甲基磺酸浓度的增加而增大;电流效率随着电流密度的增大而降低;在镀液中加入添加剂,可以增大阴极极化及增加镀液的稳定性.

Pb-sn及Bi-Sn金属相图不是简单低共熔物类型

本文研究了现行物理化学实验教材中 Pb-Sn 及 Bi-Sn 金属相图问题.指出:Pb-Sn 及 Bi-Sn 金属相图不是简单低共熔物类型.并提出了获得正确结果的方法.

Pb-Sn共晶合金超塑变形时晶粒三维重排物理模型的建立

利用动态定点观察和对界面易动性的测试,发现 Pb—62Sn 双相(α+β)合金的超塑性变形是借助晶粒三维重排和转动而实现晶粒沿拉伸轴方向重新排列的过程。由于α相和β相晶粒易动性的程度不同,导致各自的重排方式有很大差别。文中提出了一个双相合金超塑性变形晶粒三维重排模型。作者认为:在超塑性变形初期,晶界滑动主要是以晶界位错运动实现的,当晶界产生微空洞时,则由晶界位错运动和晶界空洞运动共同实现的;不同界面对晶界滑动的协调方式不同:β/β界面是以晶界迁移的方式协调,而α/β界面则以β相一侧晶界附近区域的塑性变形方式进行协调。

温度诱导液相结构转变对Pb-Sn合金凝固行为及组织的影响

在前期工作发现的某些合金熔体发生温度诱导非连续液 液结构转变的基础上,通过研究Pb Sn共晶合金及Pb Sn80%合金发生液 液结构转变前后熔体的凝固行为及组织,发现后者凝固过冷度较发生熔体结构转变前成倍增大,并导致凝固组织的明显细化。揭示了温度诱导非连续液 液结构转变对合金凝固行为及组织有着明显影响。

Pb-Sn合金凝固通道偏析的实验与数值模拟研究

通过实验和数值模拟研究了Pb 19%Sn合金侧向凝固过程中的通道偏析。结果表明:铸锭侧向冷却时,糊状区中的富集溶质(Sn)由于密度小而向上运动。固相分数愈大,枝晶间流动强度愈小。偏析通道中的富集溶质相对于周围凝固时间长;通道由糊状区向最后凝固区域生长。侧向凝固的铸锭在顶部形成正偏析,在底部形成负偏析,在表面形成"沟槽"偏析,在铸锭内部形成A形偏析。基于本文数学模型的数值模拟结果与实验模拟结果一致,可反映侧向凝固与通道偏析的形成规律。

功率超声对Pb-Sn合金凝固行为的影响

研究了功率超声对铅锡合金凝固过程的影响,分析了其影响机制。结果表明,在功率超声作用下,声空化效应和声流效应使含铅5%的铅锡合金的凝固组织明显细化,并且经过功率600W的超声处理后,先析出相的析出温度升高3℃,凝固温度升高了5℃。随着超声功率的增加,合金组织的细化程度提高,但功率提高到一定程度时,细化作用减弱。

铝基电镀Pb-Sn合金工艺及镀层性能研究

利用氨基磺酸盐镀液在铝合金基体上电镀铅-锡合金作为铅酸蓄电池的轻型板栅材料,确定了最佳电镀工艺条件和镀液配方。利用环境扫描电镜(ESEM)观察了镀层的表观形貌;通过疲劳弯曲实验和划痕实验测试了镀层与基体之间的结合力;最后通过浸泡实验和阳极极化曲线测试了镀层在铅酸蓄电池电解液环境中的耐蚀性和腐蚀行为,初步验证铝基电镀铅-锡合金材料作为铅酸蓄电池板栅材料是合适的。

Pb-Sn-Me铅酸电池板栅合金的耐腐蚀性能研究

通过对添加不同金属组元的Pb-Sn板栅合金进行微观形态与组织成分的分析,从晶界腐蚀数量、基体腐蚀深度、晶界腐蚀深度三个方面综合评价了Pb-Sn-Me系合金的耐腐蚀性能,并研究了Me的添加对合金耐腐蚀性能,尤其是晶界腐蚀特性的影响。研究发现,Me的添加对Pb0.3Sn系浇铸板栅的基体腐蚀深度和晶界腐蚀深度有较大影响。Yb、Bi、Si等组元可较好地改善板栅的耐腐蚀性能,而细化晶粒的稀土元素La、Ce等则会恶化板栅的耐腐蚀性能。总体而言,第三组元Me对Pb-Sn合金耐腐蚀的作用机理主要基于对合金晶粒尺寸、是否形成Sn-Me金属间化合物以及抗生长能力这三个方面的影响。

旋转磁场作用下Pb-Sn合金的凝固行为

采用永磁体旋转装置实现了Pb-50wt%Sn亚共晶、Pb-61.9wt%Sn共晶合金旋转磁场条件下的凝固,并对其凝固规律进行了研究。发现与常规条件下相比,旋转磁场导致的合金熔体内部强迫对流加快了合金熔体的冷却速率,提高熔体初始形核温度,促发熔体提前形核并能使凝固时间缩短。Pb-61.9wt%Sn共晶合金的宏观偏析被有效抑制,在整个样品中得到了二元共晶组织,共晶层片粗化,局域地区出现了不规则共晶组织。对于Pb-50wt%Sn亚共晶,初生相(Pb)的生长方式由粗大枝晶转变为细小的球状颗粒,且晶粒显著细化。