Фазовый состав, микроструктура и микротвердость сплава In–Sn, полученного высокоскоростной кристаллизацией

Исследования направлены на получение перспективных для бессвинцовой пайки легкоплавких сплавов в виде фольги с однородным распределением дисперсных составляющих. Представлены результаты изучения структуры и свойств сплава In – 42 ат.% Sn, полученного методом сверхбыстрой закалки из расплава при скорости охлаждения расплава порядка 10⁵ К/с. Рентгеноструктурные исследования показали, что быстрозатвердевшая фольга состоит из соединения InSn₄ (γ-фаза) и соединения In₃Sn (β-фаза), что соответствует равновесной диаграмме состояния. По экспериментальным данным, полученным методом дифракции отраженных электронов (ДОЭ), определены параметры фаз с использованием метода случайных секущих: объемная доля фаз, средняя длина хорд случайных секущих на выделениях каждой из фаз, удельная поверхность межфазной границы. Микроструктура и распределение компонент изучались с помощью растровой электронной микроскопии и рентгеноспектрального анализа. Вид микроструктуры существенно различается для стороны, прилегающей к кристаллизатору, и свободно затвердевающей. Методом ДОЭ установлено, что сплав In – 42 ат.% Sn, полученный высокоскоростной кристаллизацией, состоит из основной β-фазы и дисперсной γ-фазы, имеющих микрокристаллическую структуру с размером зерен, не превышающим 2 мкм. Методом обратных полюсных фигур изучена текстура обеих фаз, составляющих полученные поликристаллические сплавы. Проведены исследования механических свойств как сразу после изготовления фольги, так и после старения и отжига. Показано, что увеличение микротвердости сплава при старении и отжиге обусловлено изменением параметров зеренной структуры.

1. Yeh, C. H. The Grain Boundary Wetting in the Sn – 25 at% In Alloys / C. H. Yeh, L. S. Chang, B. Straumal // Defect and Diffusion Forum. – 2006. – Vol. 258–260. – P. 491–496. https://doi.org/10.4028/www.scientific.net/DDF.258-260.491

2. Андрющенко, М. Бессвинцовая пайка. Альтернативные сплавы / М. Андрющенко // Электроника: Наука, технология, бизнес. – 2004. – № 5. – С. 47–49.

3. Yeh, C.-H. Wetting Transition of Grain Boundaries in Tin-Rich Indium-Based Alloys and Its Influence on Electrical Properties / Chien-Hsuan Yeh, Li-Shin Chang, B. Straumal // Materials Transactions. – 2010. – Vol. 51, № 9. – P. 1677–1682. https://doi.org/10.2320/matertrans.M2010159

4. Phase structure and texture of electrodeposited InSn alloys on copper Substrate / P. Ozga [et al.] // Archives of Me tallurgy and Materials. – 2008. – Vol. 53, iss. 1. – P. 307–315.

5. Высокоскоростное затвердевание расплавов: (Теория, технология и материалы) / В. А. Васильев [и др.]; под общ. ред. Б. С. Митина. – М.: СП Интермет инжиниринг, 1998. – 400 с.

6. Шепелевич, В. Г. Быстрозатвердевшие легкоплавкие сплавы / В. Г. Шепелевич. – Минск: БГУ, 2015. – 192 с.

7. Разработка процессов получения и применения сплавов припоев в дисперсионном состоянии с микрокристаллической или аморфной структурой / И. Н. Пашков [и др.] // Металлург. – 2010. – № 6. – С. 43–45.

8. Салтыков, С. А. Стереометрическая металлография / С. А. Салтыков. – М.: Металлургия, 1976. – 272 с.

9. Русаков, А. А. Рентгенография металлов / А. А. Русаков. – М.: Атомиздат, 1977. – 488 с.

10. Миркин, Л. И. Справочник по рентгеноструктурному анализу поликристаллов / Л. И. Миркин; под ред. Я. С. Уманского. – М.: ГИФМЛ, 1961. – 863 с.

11. Шепелевич, В. Г. Структура, свойства и стабильность быстрозатвердевшей эвтектики Bi – 40 мас.% Cd / В. Г. Шепелевич // Материаловедение. – 2013. – № 10. – С. 26–30.

12. Шепелевич, В. Г. Фазовый состав и зеренная структура быстрозатвердевшего эвтектического сплава Sn – 32 мас.% Cd / В. Г. Шепелевич // Физико-химические аспекты изучения кластеров, наноструктур и наноматериалов: межвуз. сб. научн. тр. / под общ. ред. В. М. Самсона, Н. Ю. Сдобнякова. – Тверь: Твер. гос. ун-т, 2013. – Вып. 5. – С. 370–375.

13. Shepelevich, V. G. The microstructure and microhardness of rapidly solidified foils of eutectic alloy In – 47 at.% Sn / V. G. Shepelevich, L. P. Scherbachenko // British Journal of Science. Education and Culture. – 2015. – Vol. 111, № 1(7). – P. 863–869.

14. Ван Цзинцзе. Структура и микротвердость быстрозатвердевшей фольги γ-фазы системы In–Sn / Ван Цзинцзе, В. Г. Шепелевич // Вестн. Белорус. гос. ун-та. Сер. 1. Физика. Математика. Информатика. – 2011. – № 1. – С. 22–24.

15. Ван Цзинцзе. Структура быстрозатвердевшей b-фазы системы In–Sn / Ван Цзинцзе, В. Г. Шепелевич // Вестн. Белорус. гос. ун-та. Сер. 1. Физика. Математика. Информатика. – 2010. – № 3. – С. 27–29.

16. Хоникомб, Р. Пластическая деформация металлов / Р. Хоникомб. – М.: Металлургия, 1975. – 408 с.

17. Бокштейн, Б. С. Термодинамика и кинетика границ зерен в металлах / Б. С. Бокштейн, Ч. В. Капецкий, Л. С. Швиндерман. – М.: Металлургия, 1986. –224 с

18. Грабский, М. В. Структурная сверхпластичность металлов / М. В. Грабский. – М.: Металлургия, 1975. – 272 с.