Correlações entre parâmetros microestruturais, parâmetros térmicos e resistência mecânica de ligas Sn- Bi e Sn-Bi-(Cu,Ag)

• Main Author: Silva, Bismarck Luiz
• Other Authors: Spinelli, José Eduardo
• Language: Portuguese
• Published: Universidade Federal de São Carlos 2016
• Subjects: Solidificação; Parâmetros térmicos; Ligas Sn-Bi-(Cu,Ag); Crescimentos dendrítico e eutético; Propriedades mecânicas de tração; ENGENHARIAS::ENGENHARIA DE MATERIAIS E METALURGICA::METALURGIA DE TRANSFORMACAO
• Online Access: https://repositorio.ufscar.br/handle/ufscar/8263

Submitted by Izabel Franco ([e-mail]) on 2016-10-26T17:47:35Z No. of bitstreams: 1 TeseBLS.pdf: 15809941 bytes, checksum: e94eb4f0e858901ec9568dacd81ecf51 (MD5) === Approved for entry into archive by Marina Freitas ([e-mail]) on 2016-11-08T18:28:27Z (GMT) No. of bitstreams: 1 TeseBLS.pdf: 15809941 bytes, checksum: e94eb4f0e858901ec9568dacd81ecf51 (MD5) === Approved for entry into archive by Marina Freitas ([e-mail]) on 2016-11-08T18:28:33Z (GMT) No. of bitstreams: 1 TeseBLS.pdf: 15809941 bytes, checksum: e94eb4f0e858901ec9568dacd81ecf51 (MD5) === Made available in DSpace on 2016-11-08T18:28:40Z (GMT). No. of bitstreams: 1 TeseBLS.pdf: 15809941 bytes, checksum: e94eb4f0e858901ec9568dacd81ecf51 (MD5) Previous issue date: 2016-10-07 === Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (FAPESP) === The present research aims to develop a theoretical/experimental analysis of the combined effects of solidification thermal parameters, Bi content and addition of ternary elements (Cu, Ag) on the final microstructure aspects and on the final mechanical resistances of directionally solidified Sn-Bi, Sn-Bi-Ag and Sn-Bi-Cu solder alloys under transient heat flow conditions. Hence, experimental interrelations between microstructure and thermal parameters and between mechanical properties and microstructure could be established. The microstructures regarding the Sn-34wt.%Bi and Sn-52wt.%Bi alloys show the presence of β-Sn dendrites with Bi precipitates on their own, being enveloped by a lamellar binary Sn-Bi eutectic. The Sn-58wt.%Bi eutectic alloy show a variety of microstructures along the length of the directionally solidified casting, which includes binary eutectic, Bi plates, Bi trifoils and fishbone eutectic. In the case of the ternary Sn-Bi-Ag and Sn-Bi-Cu chemistries, microstructures are constituted by β-Sn dendrites decorated with Bi particles, Bi-Sn eutectic and Cu6Sn5 and Ag3Sn intermetallic particles for the Cu and the Ag bearing alloys, respectively. Experimental growth laws have been derived for both dendritic (λ1, λ2, λ3) and eutectic (λfine, λcoarse) arrangements considering the following alloys: binary Sn-34wt.%Bi, Sn-52wt.%Bi e Sn-58wt.%Bi alloys and ternary Sn- 34wt.%Bi-0.1wt.%Cu, Sn-34wt.%Bi-0.7wt.%Cu e Sn-33wt.%Bi-2wt.%Ag. Considering the binary Sn-Bi, it has been observed that increasing Bi content (34wt.%-->52wt.%-->58wt.%Bi), may cause a decrease on both strength and ductility, except for the sample at P=6mm of the Sn-52wt%Bi alloy. Hall-Petch type functional correlations have been able to represent the evolution of the tensile mechanical properties for the examined Sn-Bi and Sn-Bi-X alloys. === A presente proposta objetiva desenvolver uma análise teórico/experimental sobre os efeitos combinados dos parâmetros térmicos de solidificação (velocidade de solidificação VL e taxa de resfriamento, ṪL), do teor de Bi e das adições de terceiros elementos (Cu, Ag) na microestrutura e na resistência mecânica de ligas Sn-Bi, Sn-Bi-Ag e Sn-Bi-Cu solidificadas unidirecionalmente, estabelecendo correlações experimentais do tipo microestrutura/parâmetros térmicos e microestrutura/propriedades mecânicas. As microestruturas para as ligas binárias Sn-34%Bi e Sn-52%Bi são constituídas de dendritas de Sn com precipitados de Bi em seu interior, circundadas por um eutético lamelar binário, Sn-Bi. A liga eutética Sn-58%Bi mostrou uma ampla gama de microestruturas ao longo de todo o lingote, englobando o eutético binário Sn-Bi, placas e trifoils de Bi e eutético fishbone. Quanto às ligas ternárias Sn-Bi-Cu e Sn-Bi-Ag observa-se que as microestruturas são constituídas de dendritas β-Sn “decoradas” com partículas de Bi em seu interior, circundadas por uma mistura eutética irregular (Bi+Sn) e seus respectivos compostos intermetálicos primários Cu6Sn5 e Ag3Sn, respectivamente. As leis de crescimento experimentais dendrítico (λ1, λ2, λ3) e eutético (λfino, λgrosseiro) para as ligas binárias Sn-34%Bi, Sn-52%Bi e Sn-58%Bi e para as ligas ternárias Sn-34%Bi- 0,1%Cu, Sn-34%Bi-0,7%Cu e Sn-33%Bi-2%Ag em função de V e Ṫ foram caracterizadas por equações na forma de potência com aplicação de expoentes típicos. No caso das ligas binárias Sn-Bi, foi observado que com o aumento do teor de Bi (34%-->52%-->58%Bi), tanto o limite de resistência à tração (σt) quanto o alongamento específico diminuem, com exceção dos resultados para a amostra P=6mm da liga Sn-52%Bi. Relações funcionais do tipo Hall-Petch foram capazes de descrever a variação das propriedades mecânicas de tração de ligas Sn-Bi e Sn-Bi-X.