Sn-58Bi合金上引-拉拔連續(xù)制備及其組織性能研究.pdf

1、Sn-58Bi合金熔點(diǎn)低且無毒，具有較高的抗拉強(qiáng)度、剪切強(qiáng)度、抗蠕變性能及疲勞壽命，其性能在很多方面與Sn-Pb焊料相當(dāng)，是較有應(yīng)用前景的低溫?zé)o鉛焊料。由于傳統(tǒng)鑄造法制備的Sn-58Bi合金中含有大量脆性初晶Bi相，難以實(shí)現(xiàn)Sn-Bi桿/絲的高效加工，如何提高 Sn-58Bi合金的道次加工率，縮短制備加工流程，實(shí)現(xiàn)細(xì)徑 Sn-Bi合金材料的低成本、高效率的制備始終是該領(lǐng)域的關(guān)鍵技術(shù)問題。本文采用上引連續(xù)鑄造的方法制備直徑8 mm的Sn-

2、58Bi合金桿材，與傳統(tǒng)直接澆鑄的同成分合金材料進(jìn)行了組織和力學(xué)性能對比，發(fā)現(xiàn)上引連續(xù)鑄造的方法有效改善了材料的微觀組織，大幅度提高材料的塑性，在此基礎(chǔ)上，通過自行設(shè)計(jì)的在線加熱拉拔減徑裝置實(shí)現(xiàn)了上引連鑄 Sn-58Bi桿材的大變形量多道次拉拔，跟蹤研究材料組織性能在拉拔變形過程中的變化規(guī)律，并研究評價(jià)熱處理工藝參數(shù)對材料拉伸性能的影響規(guī)律。
　　本研究主要內(nèi)容包括：⑴通過上引連續(xù)鑄造制備Sn-58Bi合金桿材，并研究熱處理對上引

3、桿材組織性能的影響。與直接澆鑄的Sn-58Bi合金相比，上引桿材的組織得到了顯著的細(xì)化，形成Sn相相互連接的組織特征，消除了圓形的初晶富 Sn相，在縱向方向上形成平行排列的長條狀富Bi相一次枝晶，組織特征的顯著變化影響了材料的斷裂機(jī)制，由此引起上引桿材延伸率的大幅度提高，達(dá)到42.5%，與之相比，直接澆鑄合金的延伸率僅為5%。熱處理對上引桿材組織性能影響顯著，保溫?zé)崽幚泶龠M(jìn)富Sn相中過飽和固溶Bi元素的析出，出現(xiàn)粗大富Sn相，高溫保溫和

4、低溫長時(shí)保溫均導(dǎo)致延伸率的降低，僅在低溫短時(shí)保溫時(shí)，上引桿材的塑性得以提高。⑵通過拉拔工藝優(yōu)化實(shí)現(xiàn)上引Sn-58Bi合金桿材多道次φ8 mm→φ7 mm→φ6.5 mm→φ6 mm→φ5.5 mm加熱拉拔。研究拉拔溫度、拉拔速度對φ8mm→φ7 mm單道次拉拔的影響規(guī)律，得到了較優(yōu)的拉拔溫度范圍為45℃—55℃之間，拉拔速度范圍為250mm/min—500mm/min之間，在此基礎(chǔ)上，進(jìn)一步研究拉拔參數(shù)對φ7mm→φφ6.5mm→φ6

5、mm→φ5.5mm多道次拉拔力和拉拔態(tài)合金性能的影響規(guī)律，優(yōu)化工藝參數(shù)，成功實(shí)現(xiàn)上引桿材φ8 mm→φ5.5 mm的穩(wěn)定拉拔。⑶研究退火熱處理對拉拔態(tài) Sn-58Bi合金性能的影響規(guī)律。在40—60℃溫度范圍內(nèi)，隨著保溫時(shí)間的延長，經(jīng)熱處理后的拉拔態(tài) Sn-58Bi合金抗拉強(qiáng)度均不斷提高，延伸率先升高后降低，通過對直徑5.5mm拉拔態(tài)合金進(jìn)行50℃/0.5 h的保溫處理，實(shí)現(xiàn)了φ5.5 mm→φ5mm單道次拉拔。⑷通過減小道次變形量和增