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和雙相的錫/銀和錫/銅系統(tǒng)所確認(rèn)的一樣,相對(duì)較硬的Ag3Sn和Cu6Sn5 粒子在錫基質(zhì)的錫/銀/銅三重合金中,可通過建立一個(gè)長(zhǎng)期的內(nèi)部應(yīng)力,有效地強(qiáng)化合金。這些硬粒子也可有效地阻擋疲勞裂紋的蔓延。Ag3Sn和Cu6Sn5粒子的形成可分隔較細(xì)小的錫基質(zhì)顆粒。Ag3Sn和Cu6Sn5粒子越細(xì)小,越可以有效的分隔錫基質(zhì)顆粒,結(jié)果是得到整體更細(xì)小的微組織。這有助于顆粒邊界的滑動(dòng)機(jī)制,因此延長(zhǎng)了提升溫度下的疲勞壽命。
雖然銀和銅在合金設(shè)計(jì)中的特定配方對(duì)得到合金的機(jī)械性能是關(guān)鍵的,但發(fā)現(xiàn)熔化溫度對(duì)0.5~3.0%的銅和3.0~4.7%的銀的含量變化并不敏感。
機(jī)械性能對(duì)銀和銅含量的相互關(guān)系分別作如下總結(jié)2:當(dāng)銀的含量為大約3.0~3.1%時(shí),屈服強(qiáng)度和抗拉強(qiáng)度兩者都隨銅的含量增加到大約1.5%,而幾乎成線性的增加。超過1.5%的銅,屈服強(qiáng)度會(huì)減低,但合金的抗拉強(qiáng)度保持穩(wěn)定。整體的合金塑性對(duì)0.5~1.5%的銅是高的,然后隨著銅的進(jìn)一步增加而降低。對(duì)于銀的含量(0.5~1.7%范圍的銅),屈服強(qiáng)度和抗拉強(qiáng)度兩者都隨銀的含量增加到4.1%,而幾乎成線性的增加,但是塑性減少。
合金95.4Sn/3.1Ag/1.5Cu被認(rèn)為是佳的。其良好的性能是細(xì)小的微組織形成的結(jié)果,微組織給予高的疲勞壽命和塑性。對(duì)于0.5~0.7%銅的焊錫合金,任何高于大約3%的含銀量都將增加Ag3Sn的粒子體積分?jǐn)?shù),從而得到更高的強(qiáng)度??墒?,它不會(huì)再增加疲勞壽命,可能由于較大的Ag3Sn粒子形成。在較高的含銅量(1~1.7%Cu)時(shí),較大的Ag3Sn粒子可能可能超過較高的Ag3Sn粒子體積分?jǐn)?shù)的影響,造成疲勞壽命降低。當(dāng)銅超過1.5%(3~3.1%Ag),Cu6Sn5粒子體積分?jǐn)?shù)也會(huì)增加??墒?,強(qiáng)度和疲勞壽命不會(huì)隨銅而進(jìn)一步增加。在錫/銀/銅三重系統(tǒng)中,1.5%的銅(3~3.1%Ag)有效地產(chǎn)生適當(dāng)數(shù)量的、細(xì)小的微組織尺寸的Cu6Sn5粒子,從而達(dá)到高的疲勞壽命、強(qiáng)度和塑性。