Solidificação direcional, microestrutura e microdureza da liga eutética Sn-3,5%Ag modificada por Zn

Detalhes bibliográficos
Ano de defesa: 2021
Autor(a) principal: Sobral, Bruno Silva
Orientador(a): Não Informado pela instituição
Banca de defesa: Não Informado pela instituição
Tipo de documento: Dissertação
Tipo de acesso: Acesso aberto
Idioma: por
Instituição de defesa: Universidade Federal do Rio Grande do Norte
Brasil
UFRN
PROGRAMA DE PÓS-GRADUAÇÃO EM CIÊNCIA E ENGENHARIA DE MATERIAIS
Programa de Pós-Graduação: Não Informado pela instituição
Departamento: Não Informado pela instituição
País: Não Informado pela instituição
Palavras-chave em Português:
Link de acesso: https://repositorio.ufrn.br/handle/123456789/47089
Resumo: Alloys of the Sn-Ag system are of interest to the electronic microcomponent industry, as they have superior mechanical properties to the alloys of the Sn-Pb system, as well as good wetting in metallic substrates and great fluency resistance and thermal fatigue. Due to the lead toxicity, restrictions were imposed, banning the use of traditional Sn-Pb alloys. The microstructure of the eutectic Sn-3,5% Ag alloy solidified non-equilibrium consists of tin-rich dendrites (β-Sn) surrounded by an eutectic mixture Sn+Ag3Sn, where the morphology of the Ag3Sn intermetallic is controlled by the cooling rate. In this sense, this work aims to study the influence of Zn additions (0.5 and 1.0 wt%) in the thermal parameters such as cooling and growth rates (ṪL/VL- liquidus isotherm and ṪE/VE-eutectic front), microstructure and microhardness of the eutectic directionally solidified Sn-3.5wt.% Ag alloy under unsteady state conditions. The samples were characterized by Optical Microscopy (MO), Scanning Electron Microscopy (SEM), X- Ray Fluorescence (FRX), X-Ray Diffraction (DRX) and Vickers Microhardness. The microstructure of the Sn-3.5wt.% Ag alloy is completely dendritic, composed of a Sn-rich matrix (β-Sn) surrounded by a eutectic mixture of the Sn and Ag3Sn phases. On the other hand, the alloy modified with 1wt.% Zn exhibited a microstructure completely formed by cell growth, where its interior is formed by a mixture of the β-Sn, ε-Ag3Sn and ζ-AgZn phases. The Sn- 3.5wt.% Ag-1wt.% Zn alloy showed a cellular/dendritic transition to VL= 1.15 mm/s and ṪL= 8.55 °C/s. The decrease in the Ṫ and V values caused a coarsening of the dendritic and cellular arrangements. Additions of 0.5wt% and 1wt.% Zn promoted increases of 42.6% and 47.5% in hardness of the Sn-3.5wt.% Ag alloy, respectively.
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In this sense, this work aims to study the influence of Zn additions (0.5 and 1.0 wt%) in the thermal parameters such as cooling and growth rates (ṪL/VL- liquidus isotherm and ṪE/VE-eutectic front), microstructure and microhardness of the eutectic directionally solidified Sn-3.5wt.% Ag alloy under unsteady state conditions. The samples were characterized by Optical Microscopy (MO), Scanning Electron Microscopy (SEM), X- Ray Fluorescence (FRX), X-Ray Diffraction (DRX) and Vickers Microhardness. The microstructure of the Sn-3.5wt.% Ag alloy is completely dendritic, composed of a Sn-rich matrix (β-Sn) surrounded by a eutectic mixture of the Sn and Ag3Sn phases. On the other hand, the alloy modified with 1wt.% Zn exhibited a microstructure completely formed by cell growth, where its interior is formed by a mixture of the β-Sn, ε-Ag3Sn and ζ-AgZn phases. The Sn- 3.5wt.% Ag-1wt.% Zn alloy showed a cellular/dendritic transition to VL= 1.15 mm/s and ṪL= 8.55 °C/s. The decrease in the Ṫ and V values caused a coarsening of the dendritic and cellular arrangements. Additions of 0.5wt% and 1wt.% Zn promoted increases of 42.6% and 47.5% in hardness of the Sn-3.5wt.% Ag alloy, respectively.Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior - CAPESLigas do sistema Sn-Ag são de interesse da indústria de microcomponentes eletrônicos, uma vez que apresentam propriedades mecânicas superiores às ligas do sistema Sn-Pb, além de bom nível de molhamento em substratos metálicos e ótimas propriedades de resistência à fluência e fadiga térmica. Devido a toxicidade do chumbo, restrições foram impostas, tornando banido o uso das tradicionais ligas Sn-Pb. A microestrutura da liga eutética Sn-3,5%Ag solidificada fora do equilíbrio é constituída de dendritas ricas em estanho (β-Sn) circundadas por uma mistura eutética Sn+Ag3Sn, onde a morfologia do intermetálico Ag3Sn é controlada pela taxa de resfriamento. É conhecido que a adição de elementos de liga como o zinco (Zn) causa mudanças microestruturais e de propriedades em ligas Sn-Ag. Neste sentido, este trabalho objetiva estudar a influência das adições de Zn (0,5 e 1% em peso) nos parâmetros térmicos como velocidade de deslocamento da frente eutética (VE) e da isoterma liquidus (VL) e taxa de resfriamento (ṪE/ṪL), na microestrutura e na dureza da liga eutética Sn-3,5%Ag solidificada direcionalmente em regime transiente de fluxo de calor. As amostras foram caracterizadas por Microscopia Óptica (MO), Microscopia Eletrônica de Varredura (MEV), Fluorescência de Raios-X (FRX), Difração de Raios-X (DRX) e Microdureza Vickers. A microestrutura da liga Sn-3,5%Ag é completamente dendrítica sendo composta de uma matriz rica em Sn (β-Sn) circundada por uma mistura eutética das fases Sn e Ag3Sn. Por outro lado, a liga modificada com 1%Zn exibiu uma microestrutura completamente formada pelo crescimento celular, onde seu interior é composto por uma mistura das fases β-Sn, ε-Ag3Sn e ζ-AgZn. A liga Sn-3,5%Ag-1%Zn apresentou uma transição celular/dendrítica para VL= 1,15 mm/s e ṪL= 8,55 °C/s. A diminuição nos valores de Ṫ e de V causou um engrossamento dos arranjos dendríticos e celular. As adições de 0,5 e 1%Zn promoveram aumentos de dureza de % e % na liga Sn-3,5%Ag, respectivamente.Universidade Federal do Rio Grande do NorteBrasilUFRNPROGRAMA DE PÓS-GRADUAÇÃO EM CIÊNCIA E ENGENHARIA DE MATERIAISSilva, Bismarck Luizhttps://orcid.org/0000-0001-5722-5081http://lattes.cnpq.br/7242459308278872http://lattes.cnpq.br/4377238190630005Cruz, Clarissa Barros daPeres, Maurício Mhirdauihttp://lattes.cnpq.br/3068024292581677Sobral, Bruno Silva2022-05-04T20:33:03Z2022-05-04T20:33:03Z2021-09-27info:eu-repo/semantics/publishedVersioninfo:eu-repo/semantics/masterThesisapplication/pdfSOBRAL, Bruno Silva. Solidificação direcional, microestrutura e microdureza da liga eutética Sn-3,5%Ag modificada por Zn. 2021. 103f. Dissertação (Mestrado em Ciência e Engenharia de Materiais) - Centro de Ciências Exatas e da Terra, Universidade Federal do Rio Grande do Norte, Natal, 2021.https://repositorio.ufrn.br/handle/123456789/47089info:eu-repo/semantics/openAccessporreponame:Repositório Institucional da UFRNinstname:Universidade Federal do Rio Grande do Norte (UFRN)instacron:UFRN2022-05-04T20:33:38Zoai:repositorio.ufrn.br:123456789/47089Repositório InstitucionalPUBhttp://repositorio.ufrn.br/oai/repositorio@bczm.ufrn.bropendoar:2022-05-04T20:33:38Repositório Institucional da UFRN - Universidade Federal do Rio Grande do Norte (UFRN)false
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