Skip to main content
SUPERVISOR
Alireza Alafchian,Ali Maleki,Aboozar Taherizadeh,Behzad Niroumand
علیرضا علافچیان (استاد راهنما) علی مالکی (استاد راهنما) ابوذر طاهری زاده (استاد مشاور) بهزاد نیرومند (استاد مشاور)
 
STUDENT
PEIMAN AMIRI baghdarani
پیمان امیری باغبادرانی

FACULTY - DEPARTMENT

دانشکده مهندسی مکانیک
DEGREE
Master of Science (MSc)
YEAR
1396

TITLE

Synthesis and Characterization of Eutectic Sn-Zn Nanocomposite Solder Reinforced with Nanofibers of an Amide
: Tin-lead solder alloy has been used for soldering for many years. Its application has been limited in recent years due to the toxicity of lead. For this reason, researches are trying to find lead-free solders with similar properties to tin-lead solder. Tin-zinc eutectic alloy is one of these alloys that has a reasonable price and low melting point. However, due to problems such as low oxidation resistance and poor wetting ability, it has limited use. In present study, to make lead-free solder, tin-zinc eutectic alloy was first prepared by vacuum smelting. Microstructural studies and differential calorimetry were performed to evaluate alloying and to achieve optimal manufacturing conditions. According to the obtained results, it was found that alloying was performed by holding the melt under vacuum for 90 minutes at a temperature of 500°C. Then, in the second step, the lead-free Sn-9Zn matrix nanocomposite solder reinforced with polymer nanofibers was manufactured by angular accumulative extrusion method. The results showed that performing 10 passes of accumulative extrusion process with 80% reduction of cross section in each pass, causes the optimal distribution of nanofibers in the matrix. Tensile strength, shear strength, electrical resistance, microhardness, X-ray diffraction and X-ray energy diffraction spectroscopy tests were performed for characterization. Addition of 0.1 and 0.3 wt.% of nanofibers increased the final tensile strength by 30 and 40% and improved the wettability by at least 20% compared to the monolithic sample. However, adding 0.5 wt.% of polymer nanofibers caused a decrease in some properties of the nanocomposite compared to the monolithic sample. Microhardness and shear strength for samples containing 0.1, 0.3 and 0.5 wt.% of nanofibers increased by 23, 25, 20 and 36, 49 and 26%, respectively. In order to evaluate the performance of the synthesized solder during application, the microstructure and mechanical properties of the solder after re-melting were investigated. According to the studies, the process of angular accumulative extrusion caused a proper distribution of nanofibers in the matrix. On the other hand, it was found that polymer nanofibers can improve the properties of tin-zinc lead-free solder. Keywords: Tin-zinc eutectic alloy, lead-free solder, nanocomposite, microstructure, mechanical properties, angular accumulative extrusion
آلیاژ لحیم قلع- سرب سال های طولانی برای لحیم کاری مورد استفاده قرار می گرفت. در سال های اخیر به دلیل سمی بودنِ سرب، استفاده از آن محدود شده است. به همین علت امروزه پژوهش های فراوانی در راستای یافتن لحیم های بدون سرب با خواص مشابه لحیم قلع- سرب در حال انجام است. آلیاژ یوتکتیک قلع- روی یکی از این آلیاژها است که قیمت مناسب و نقطه ذوب پایینی دارد؛ اما به دلیل مشکلاتی از قبیل مقاومت کم در برابر اکسیداسیون و قابلیت ترکنندگی ضعیف استفاده از آن محدود شده است. در پژوهش حاضر برای ساخت لحیم بدون سرب، در ابتدا آلیاژ یوتکتیک قلع- روی به روش آلیاژسازی ذوبی تحت خلاء ساخته شد. بررسی های ریزساختاری و آنالیز گرماسنجی افتراقی برای تعیین میزان پیشرفت در آلیاژسازی و رسیدن به شرایط بهینه ساخت، انجام شد. با توجه به نتایج بدست آمده مشخص شد که آلیاژسازی ذوبی در مدت زمان 90 دقیقه و دمای 500 درجه سانتی گراد، تحت خلاء به صورت کامل انجام می شود. سپس در مرحله دوم، لحیم بدون سرب نانوکامپوزیتی زمینه Sn-9Zn تقویت شده با نانوالیاف پلیمری به روش اکستروژن تجمعی زاویه دار ساخته شد. نتایج نشان داد، انجام 10 پاس فرآیند اکستروژن تجمعی با اعمال 80 درصد کاهش سطح مقطع در هر پاس، باعث توزیع بهینه نانوالیاف در زمینه آلیاژ می شود. جهت مشخصه یابی، آزمون های استحکام کششی، مقاومت برشی، مقاومت الکتریکی، ریزسختی سنجی، پراش پرتوی ایکس و طیف سنجی پراش انرژی پرتوی ایکس انجام شد. افزودن مقادیر 1/0 و 3/0 درصد وزنی نانوالیاف استحکام کششی نهایی را به مقدار 30 و 40 درصد افزایش و ترشوندگی را نسبت به نمونه شاهد به میزان حداقل 20 درصد بهبود داد. اما افزودن 5/0 درصد وزنی از نانوالیاف پلیمری موجب افت برخی از خواص نانوکامپوزیت نسبت به نمونه شاهد شد. ریزسختی و استحکام برشی برای نمونه های حاوی 1/0، 3/0 و 5/0 درصد وزنی نانوالیاف به ترتیب به مقدار 23، 25، 20 و 36، 49 و 26 درصد افزایش یافت. همچنین به منظور بررسی عملکرد لحیم ساخته شده در حین کاربرد، ریزساختار و خواص مکانیکی لحیم پس از ذوب مجدد بررسی شد. با توجه به بررسی های انجام شده فرآیند اکستروژن تجمعی زاویه دار باعث توزیع مناسب نانوالیاف در زمینه آلیاژ شده است. از طرف دیگر مشخص شد که نانوالیاف پلیمری می توانند باعث بهبود خواص لحیم بدون سرب قلع-روی شوند. کلمات کلیدی: آلیاژ یوتکتیک قلع- روی، لحیم بدون سرب، نانوکامپوزیت، ریزساختار، خواص مکانیکی، اکستروژن تجمعی زاویه دار.

ارتقاء امنیت وب با وف بومی