La Influencia de la Conductancia Térmica Interfacial en la Resistencia a la Tracción de una Aleación de Soldadura Sn-Mg
Autores: Cruz, Clarissa; Soares, Thiago; Barros, André; Garcia, Amauri; Cheung, Noé
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2023
Acceso abierto
Artículo científico
Categoría
Ciencias de los Materiales
Subcategoría
Materiales estructurales
Palabras clave
Aleaciones sn-mg
Características interfaciales
Resistencia mecánica
Transferencia de calor
Microestructura
Resistencia a la tracción
Licencia
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Las aleaciones Sn-Mg son opciones potenciales de soldadura sin Pb. Sin embargo, su resistencia mecánica y características interfaciales con sustratos electrónicos siguen siendo apenas comprendidas. Este estudio se centra en los aspectos de transferencia de calor interfacial, microestructura y resistencia a la tracción de una aleación de Sn-2.1wt.%Mg. Se produjeron muestras con diversas historias térmicas utilizando un aparato de solidificación direccional. En estos experimentos, se solidificó una aleación de Sn-2.1wt.%Mg sobre sustratos de Cu y Ni, que son de interés en la industria electrónica. Luego se empleó modelado matemático, lo que permitió determinar los coeficientes de transferencia de calor global e interfacial (hov y hi, respectivamente). Los resultados muestran que el sustrato de Ni exhibe una mayor conductancia térmica interfacial con la aleación de Sn-2.1wt.%Mg en comparación con el sustrato de Cu, como lo indican los perfiles de hi más altos. Este hecho ocurre principalmente debido a su interacción metalúrgica, resultando en un enlace más fuerte con la presencia de intermetálicos ricos en Sn-Ni en la interfaz. Finalmente, se proponen ecuaciones experimentales basadas en la relación de Hall-Petch para describir cómo el refinamiento del espaciado fibroso de la fase intermedia Mg2Sn (G) y un aumento en hi mejoran tanto la resistencia al rendimiento como la resistencia a la tracción última.
Descripción
Las aleaciones Sn-Mg son opciones potenciales de soldadura sin Pb. Sin embargo, su resistencia mecánica y características interfaciales con sustratos electrónicos siguen siendo apenas comprendidas. Este estudio se centra en los aspectos de transferencia de calor interfacial, microestructura y resistencia a la tracción de una aleación de Sn-2.1wt.%Mg. Se produjeron muestras con diversas historias térmicas utilizando un aparato de solidificación direccional. En estos experimentos, se solidificó una aleación de Sn-2.1wt.%Mg sobre sustratos de Cu y Ni, que son de interés en la industria electrónica. Luego se empleó modelado matemático, lo que permitió determinar los coeficientes de transferencia de calor global e interfacial (hov y hi, respectivamente). Los resultados muestran que el sustrato de Ni exhibe una mayor conductancia térmica interfacial con la aleación de Sn-2.1wt.%Mg en comparación con el sustrato de Cu, como lo indican los perfiles de hi más altos. Este hecho ocurre principalmente debido a su interacción metalúrgica, resultando en un enlace más fuerte con la presencia de intermetálicos ricos en Sn-Ni en la interfaz. Finalmente, se proponen ecuaciones experimentales basadas en la relación de Hall-Petch para describir cómo el refinamiento del espaciado fibroso de la fase intermedia Mg2Sn (G) y un aumento en hi mejoran tanto la resistencia al rendimiento como la resistencia a la tracción última.