不同冷速對共晶Zn-4Al-3Mg合金組織形成及其性能的影響.pdf

1、微電子封裝工藝中,起到熱、電和機械連接作用的無鉛焊料其組織結構的穩(wěn)定性將直接影響著焊點的連接性能。本文以共晶配比的Zn-4Al-3Mg合金為研究對象,結合顯微組織觀察、X-射線衍射、透射電鏡物相分析及差熱分析等系統研究了不同冷速下合金的凝固組織形成過程；采用高溫時效模擬焊點的高溫服役過程,闡明了在持續(xù)高溫環(huán)境下合金組織的穩(wěn)定性；最后探討了不同冷卻速度及高溫時效對合金硬度的影響。上述研究的主要內容及獲得的結論是:
　　 通過改變冷

2、卻介質,系統研究了共晶Zn-4Al-3Mg合金在不同凝固速率下得到的室溫組織及其凝固過程。研究結果表明,爐冷共晶合金凝固過程最接近平衡凝固,室溫組織由(α-Al+η-Zn)共折、Mg2Zn11和η-Zn三相組成的層片狀共晶組織組成；空冷合金凝固過程偏離平衡凝固,由于存在成分偏析,有初生MgZn2相生成,且在后續(xù)冷卻過程中MgZn2相通過包晶轉變轉化為Mg2Zn11相,剩余熔體將發(fā)生共晶轉變,但是由于包晶轉變在非平衡凝固過程中具有不完全性

3、,因此得到室溫組織有兩種組織形貌,一部分是包晶轉變不完全得到Mg2Zn11相包圍MgZn2相的組織形貌,另一部分為(α-Al+η-Zn)共析、Mg2Zn11和η-Zn三相組成的層片狀共晶組織；水冷合金與空冷合金凝固過程相似,不同的是由于冷卻速率較大,得到室溫組織為枝晶狀,枝晶之間分布著層片狀共析體(α-Al+η-Zn)及MgZn2相。
　　 采用高溫時效處理模擬焊點高溫服役過程,研究了不同冷速Zn-4Al-3Mg合金在持續(xù)高溫環(huán)

4、境下組織穩(wěn)定性。三種冷速合金在高溫時效過程中主要發(fā)生過飽和α相的脫溶；爐冷合金時效過程中變化最小,組織穩(wěn)定性最高；空冷合金除發(fā)生過飽和α相的脫溶,還發(fā)生η-Zn晶粒尺寸的崩塌和球化;另在時效過程中,三種合金組織中都出現了共析體的粗化和球化。
　　 三種冷速合金在自然時效過程中均有鋅須的生成,這對電子設備封裝用無鉛焊料來說是致命的,因此必須采取措施抑制其生成,否則該合金體系將無法在電子設備中得到更好的應用。
　　 合金顯微