پديد آورنده :
ربيعي فرد، ليلا
عنوان :
ساخت و مشخصه يابي لحيم نانوكامپوزيت بدون سرب (Sn-Zn/SiO2 (np بهروش اكستروژن تجمعي زاويه دار
مقطع تحصيلي :
كارشناسي ارشد
گرايش تحصيلي :
شناسايي و انتخاب مواد
محل تحصيل :
اصفهان : دانشگاه صنعتي اصفهان
صفحه شمار :
سيزده، 74 ص.: مصور (رنگي)، جدول، نمودار
استاد راهنما :
بهزاد نيرومند، علي مالكي
توصيفگر ها :
لحيم بدون سرب , آلياژ قلع-روي , نانوكامپوزيت , ريزساختار , خواص مكانيكي , اكستروژن تجمعي زاويه دار
استاد داور :
مسعود پنجه پور، احمد رضائيان
تاريخ ورود اطلاعات :
1399/12/04
رشته تحصيلي :
مهندسي مواد
تاريخ ويرايش اطلاعات :
1399/12/05
چكيده فارسي :
چكيده در سالهاي اخير بهدليل خطرات زيست محيطي در ارتباط با لحيمهاي حاوي سرب در صنعت الكترونيك قوانين بسياري بهمنظور حذف سرب از آلياژهاي لحيم وضع شده است آلياژ يوتكتيك Sn 9Zn يكي از اين آلياژهاست كه هرچند قيمت پاييني دارد و دماي ذوب آن نزديك به آلياژ يوتكتيك Sn 37Pb است قابليت ترشوندگي ضعيف استفاده از آن را محدود كرده است در اين پژوهش براي اولين بار روش تغيير شكل پالستيك شديد براي ساخت لحيم نانوكامپوزيتي Sn 9Zn تقويتشده با نانوذرات سيليكا بهكار رفت هدف نهايي از ساخت اين لحيم بدون سرب نانوكامپوزيتي ايجاد لحيمي ارزان قيمت با نقطه ذوب نسبتا پايين چسبندگي خوب به زير اليه و ساختاري ريزدانه پايدار و با توزيعي يكنواخت از ذرات تقويتكننده در زمينه است در اين راستا نوع و روش ساخت لحيم بدون سرب نانوكامپوزيتي بهگونهاي انتخاب شدندكه از نظر اقتصادي بتواند انتظارات صنايع مصرفي بالقوه را مرتفع كند يكي از نوآوريهاي اين پژوهش سنتز نانوذرات تقويتكننده 2 SiO از ضايعات باتريهاي سرب اسيدي بهروش پيروليز است كه هزينههاي مربوط به تهيه نانوذرات تقويتكننده را بهصورت قابلتوجهي كاهش ميدهد در اين پژوهش ابتدا آلياژ Sn 9Zn بهروش ذوبي و تحت خأل تهيه شد سپس از 52 0 تا 5 1 درصد وزني نانوذرات 2 SiO بهروش اكستروژن تجمعي زاويهدار به آلياژ اضافه شده و تا ده پاس فرآيند تكرار شد ريزساختار و خواص مكانيكي نمونههاي شاهد و كامپوزيتي قبل و بعد از جريانيابي مجدد بررسي شدند نتايج بررسيها قبل از جريانيابي مجدد نشان داد كه ساختار همه نمونهها حاوي كلوخههاي ذرات نانوسيليكا هستند كه با افزايش تعداد پاسهاي اكستروژن تجمعي زاويهدار و كاهش درصد نانو ذرات اضافه شده اين مناطق كلوخه شده كوچكتر ميشوند غير از نمونه با 5 1 درصد نانوسيليكا استحكام تسليم بقيه نمونهها نسبت به نمونه شاهد و استحكام برشي پس از جريانيابي مجدد افزايش يافت در مجموع بهترين خواص مكانيكي در نمونه كامپوزيتي با 5 0 درصد وزني نانوسيليكا بهدست آمد اين نمونه نسبت به نمونه شاهد استحكام برشي استحكام كششي و ريزسختي بهتري داشت كه علت آن پراكندگي يكنواخت و همگن نانوذرات در زمينه و جلوگيري از رشد تركيبات بينفلزي تشخيص داده شد افزودن 5 0 درصد نانوسيليكا به آلياژ موجب كاهش زاويه ترشوندگي مذاب با زير اليه مسي شد كه بهنظر ميرسد دليل اين مسئله كاهش كشش سطحي لحيم باشد همچنين تغييرات هدايت الكتريكي در لحيمهاي نانوكامپوزيتي با درصد ذرات تقويت كننده ناچيز بود نتايج نشان داد كه فرايند اكستروژن تجمعي زاويهدار باعث توزيع مناسب نانوذرات در زمينه آلياژ شده است در نتيجه پس از ذوب مجدد نانوذرات به عنوان محلهاي مستعد جوانهزني عمل كرده و باعث بهبود ريزساختار و خواص مكانيكي ميشوند نمونه با 5 1 درصد نانوسيليكا بهدليل افزايش نانوذرات و كلوخهاي شدن نيازمند تعداد پاسهاي بيشتري براي توزيع يكنواختتر نانوذرات ميباشد كلمات كليدي لحيم بدون سرب آلياژ قلع روي نانوكامپوزيت ريزساختار خواص مكانيكي اكستروژن تجمعي زاويهدار
چكيده انگليسي :
75 Synthesis and characterization of nanocomposite Sn Zn SiO2 np lead free solder by Angular Cumulative Extrusion method Leila Rabieifard l rabiifard@ma iut ac ir Date of Submission September 20 2020 Department of Materials Engineering Isfahan University of Technology Isfahan 84156 8311 Iran Degree M Sc Language Farsi Supervisors Behzad Niroumand behzn@cc iut ac ir Ali Maleki maleki110@cc iut ac irAbstractA number of laws have been enacted in recent years to eliminate lead in solder alloys used by the electronicsindustry due to its associated environmental hazards Sn 9Zn eutectic alloy is one of these alloys whichdespite its low cost and closeness of melting point to that of Sn 37Pb eutectic alloy has found limited usagedue to its poor wettability In this study severe plastic deformation was used for the first time to make Sn 9Zn nanocomposite solder reinforced with silica nanoparticles The purpose of making this lead freenanocomposite solder was to create an inexpensive solder with a relatively low melting point good adhesionto the substrate and a fine grained stable structure with a uniform distribution of reinforcing particles in thematrix According to this aim the type as well as the production method of the lead free nanocompositesolder were selected in such a way that it could economically meet the expectations of the potential consumerindustries One of the innovations of this research is the synthesis of SiO 2 reinforcing nanoparticles fromlead acid battery waste by pyrolysis which significantly reduces the costs of preparing reinforcingnanoparticles In this research first Sn 9Zn alloy was prepared by vacuum melting method Then 0 25 to 1 5wt SiO2 nanoparticles were added to the alloy by Angular Cumulative Extrusion method and the processwas repeated up to ten passes Microstructure and mechanical properties of the control and compositesamples were investigated before and after reflowing The results of un reflown samples indicated that thestructure of all samples contained nanosilica particle agglomerates and that the agglomerated areas becamesmaller by increasing the number of Angular Cumulative Extrusion passes and decreasing the percentage ofnanoparticles added Compared to the control sample the yield strength of the samples and the shear strengthafter re flowing increased except for the sample with 1 5 wt nanosilica Overall the best mechanicalproperties were obtained in the composite sample with 0 5 wt nanosilica This sample had better shearstrength tensile strength and microhardness than the control sample due to the uniform and ratherhomogeneous dispersion of nanoparticles in the matrix as well as preventing the growth of intermetalliccompounds Wetting angle of the melt with a copper substrate reduced by adding 0 5 wt nanosilica to thealloy which seems to be due to the reduced surface tension of the solder The changes in electricalconductivity in nanocomposite solders were insignificant The results showed that Angular CumulativeExtrusion process resulted in proper distribution of nanoparticles in the alloy as a result the nanoparticlescould act as nucleation sites after remelting which improved the microstructure and mechanical properties The sample with 1 5 wt nanosilica addition requires more passes for more uniform distribution ofnanoparticles due to the increase of nanoparticles and agglomeration Keywords Lead free solder tin zinc alloy nanocomposite microstructure mechanical properties Angular CumulativeExtrusion
استاد راهنما :
بهزاد نيرومند، علي مالكي
استاد داور :
مسعود پنجه پور، احمد رضائيان
