《表3 Sn-Bi系合金在不同拉伸速度下的抗拉强度和延伸率》

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《微量元素添加对多元Sn-Bi系焊料合金组织与性能的影响》

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为了充分模拟和研究焊料合金在实际封装使用过程中受到不同速度的拉伸载荷力，本文对三种合金分别进行0.6、6和60 mm/min速度下的拉伸实验。表3为三种合金在不同速度下的抗拉强度和延伸率数据结果。结果表明，拉伸速度越大，焊料合金的拉伸强度增加，延伸率减小。在不同拉伸速度下，三种焊料合金的抗拉强度从大到小均依次为SnBi45AgCuNi、SnBi57AgCuCo和Sn42Bi58，在延伸率方面，SnBi57AgCuCo合金的延伸率在三种拉伸速度下均大于Sn42Bi58合金的，在0.6 mm/min的拉伸速度下，SnBi45AgCuNi合金的延伸率略低于Sn42Bi58共晶合金，但在6和60 mm/min的拉伸速度下，SnBi45AgCuNi合金的延伸率明显高于Sn42Bi58合金的。这是由于β-Sn相中Bi相的细化和Ag3Sn、Cu6Sn5等第二相颗粒阻碍位错运动[19]，增加了位错相互交割程度，细晶强化和弥散强化的作用提高了焊料合金的力学性能，使强度和塑性提高。另一方面，对于传统的Sn-Ag-Cu系焊料合金，由于Cu元素和Ag元素在β-Sn基体相中的溶解度可以忽略不计，所以传统Sn-Ag-Cu焊料合金的固溶强化机制不明显，但Sn-Bi系焊料合金除了Bi元素在β-Sn基体相中的溶解度可以达到3%～5%[20-21]外，其微量Co元素也溶入β-Sn基体相中，起到固溶强化的作用，所以添加微量元素能明显优化多元Sn-Bi系焊料合金的力学性。