بررسی ریزساختار و خواص مکانیکی لحیم نانوکامپوزیتی حاوی نانو صفحات گرافن (SAC0307+GNSs)

با روند کوچک سازی و فشرده سازی تجهیزات الکترونیکی و همچنین حذف سرب از مدارات الکترونیکی بدلایل زیست محیطی،چالش بزرگی در زمینه طراحی و توسعه لحیم های نرم بدون سرب بر پایه قلع و با خواص فیزیکی و مکانیکی نزدیک به آلیاژهایقلع- سرب قدیمی ایجاد گردید. در همین راستا مجموعه آلیاژهای Sn-Ag-Cu با ترکیب یوتکتیک و ترکیبات نزدیک به آن،بعنوان آلیاژهای پیشنهادی جهت جایگزینی لحیمهای Pb-Sn مطرح شده اند. بعنوان یک آلیاژ لحیم بدون سرب، نقطه ذوبپایین (217°C)، قابلیت اطمینان بالای اتصالات و سازگاری با انواع فلاکس ها از جمله خواص این دسته از آلیاژهاست. به جهتبهبود خواص مکانیکی اتصال حاصل از لحیم کاری با این آلیاژها، از فرآیند کامپوزیتی کردن با نانو ذرات مختلف استفاده می شود.در این پژوهش، از لحیم نرم کامپوزیتی با ترکیب Sn0.3Ag0.7Cu تقویت شده با نانوصفحات گرافن استفاده شد. به جهتمشاهدات ریزساختاری از میکروسکوپ الکترونی روبشی استفاده گردید. آزمون های مکانیکی از جمله ریزسختی و کشش- برشبه جهت بررسی خواص مکانیکی اتصال انجام شد. در نهایت تاثیر افزودن نانوصفحات گرافن بر ضخامت ترکیبات بین فلزی موردارزیابی قرار گرفت. بر اساس نتایج بدست آمده با افزودن نانوصفحات گرافن ضخامت ترکیبات بین فلزی Cu6Sn5 موجود در فصلمشترک اتصال بین مس و لحیم، کاهش یافته است. نقطه ذوب آلیاژ لحیم نیز با افزایش درصد نانوصفحات گرافن کاهش یافتهو برای نمونه حاوی 0/1% گرافن 2 °C کاهش را نسبت به نمونه بدون گرافن نشان می دهد. حضور نانوصفحات گرافن واستحکام دهی به روش رسوب فاز ثانویه در مرزدانه ها و ایجاد ساختاری ریزدانه در کنار کاهش ضخامت ترکیبات بین فلزی،سختی و استحکام اتصال را به میزان 20% برای نمونه بهینه بهبود داد.

کلیدواژه ها:

لحیم نرم نانو کامپوزیتی ، نانوصفحات گرافن ، ترکیبات بین فلزی ، استحکام کشش- برش