Avaliação da solidificação e da interface de reação de juntas soldadas de ligas Sn-Bi E Sn-Bi-In em substratos de cobre e níquel

dc.contributor.advisor-co1Coury, Francisco Gil
dc.contributor.advisor-co1Latteshttp://lattes.cnpq.br/8609825406277730por
dc.contributor.advisor-co1orcidhttps://orcid.org/0000-0002-0457-2087por
dc.contributor.advisor1Spinelli, José Eduardo
dc.contributor.advisor1Latteshttp://lattes.cnpq.br/8882038118634925por
dc.contributor.advisor1orcidhttps://orcid.org/0000-0003-0611-1038por
dc.contributor.authorLeal, Jaderson Rodrigo da Silva
dc.contributor.authorlatteshttp://lattes.cnpq.br/4133271876897987por
dc.contributor.authororcidhttps://orcid.org/0000-0001-5599-9841por
dc.date.accessioned2024-07-11T13:40:45Z
dc.date.available2024-07-11T13:40:45Z
dc.date.issued2024-03-05
dc.description.abstractIn order to explore the potential of Sn-Bi-In alloy utilization in soldering operations, the present proposal analyzed the influence of In addition (10 wt.%) on solidification, microstructure, wettability, tensile properties, and interfacial characteristics of the Sn-40%Bi (wt.%) alloy soldered on Cu and Ni substrates. Various techniques were employed for this study, including CALPHAD, DSC, SEM, XRD, wettability tests, and tensile tests. Evaluating the solidification of the Sn-40%Bi-10%In alloy can be quite complex due to the different possible reactions during solidification. In this regard, microstructure assessment was conducted via three processing routes: graphite mold, centrifugation in copper mold, and slow cooling in a goniometer. The microstructure consisted of the following phases: β-Sn, Bi, and InBi. While faster cooling facilitated the formation of Bi+BiIn clusters, a coarse lamellar microstructure was observed under slower solidification conditions. Contact angles were measured against copper and nickel: 24.5±4.7° and 26.2±6.0°, respectively. The formation and growth of alloy/Cu and alloy/Ni reaction layers were also evaluated under different aging conditions of the as-soldered joints (100 °C, 110 °C, and 120 °C for 120 h, 240 h, and 360 h), simulating usage conditions, revealing the influence of In in reducing the reaction layer growth. In the Alloy/Cu system, a 15 days aging period promoted a 495% increase in the reaction layer, whereas for the Ni substrate, the increase was 51%. Lastly, the adhesion of the soldered alloy/Cu and alloy/Ni couples was analyzed through tensile tests. It was observed that the alloy/Ni coupled exhibited better adhesion. The average maximum force for the alloy/Ni system was 163.9 N, while for the alloy/Cu was 133.5 N.eng
dc.description.resumoCom intuito de explorar as potencialidades do emprego de ligas Sn-Bi-In em operações de soldagem branda, a presente proposta analisou a influência da adição de In (10 % em peso) na solidificação, microestrutura, molhabilidade, propriedades de tração e nas características interfaciais da liga Sn-40%Bi soldada em substratos de Cu e Ni. Para esse estudo foram utilizadas diversas técnicas, tais como CALPHAD, DSC, MEV, DRX, ensaios de molhabilidade e de tração. A avaliação da solidificação da liga Sn-40%Bi-10%In pode ser bastante complexa devido às diferentes reações possíveis durante a solidificação. Neste sentido, a avaliação da microestrutura foi realizada por 3 rotas de processamento: molde de grafite, centrifugação em molde de cobre e resfriamento lento no goniômetro. A microestrutura foi formada pelas seguintes fases: β-Sn, Bi e InBi. Enquanto o resfriamento mais rápido propiciou a formação de aglomerados Bi+BiIn, para a condição mais lenta foi observada uma microestrutura grosseira lamelar. Os seguintes ângulos médios de contato foram medidos contra cobre e contra níquel: 24,5±4,7° e 26,2±6,0°, respectivamente. Também foi avaliada a formação e crescimento das camadas de reação liga/Cu e liga/Ni em diferentes condições de envelhecimento da junta soldada (100 °C, 110 °C e 120 °C por 120 h, 240 h e 360 h), simulando condições de uso, as quais demonstraram a influência do In na redução do crescimento da camada de reação. No sistema Liga/Cu o envelhecimento de 15 dias promoveu um aumento de 495% na camada de reação, enquanto que para o substrato de Ni o aumento foi de 51%. Por fim, foi analisada a adesão dos pares soldados liga/Cu e liga/Ni por meio de ensaios de tração. Foi observado que o par liga/Ni apresentou uma melhor adesão. A força máxima média para o sistema liga/Ni foi de 163,9 N enquanto para o par liga/Cu foi de 133,5 N.por
dc.description.sponsorshipCoordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES)por
dc.description.sponsorshipId88887.671685/2022-00por
dc.identifier.citationLEAL, Jaderson Rodrigo da Silva. Avaliação da solidificação e da interface de reação de juntas soldadas de ligas Sn-Bi E Sn-Bi-In em substratos de cobre e níquel. 2024. Dissertação (Mestrado em Ciência e Engenharia de Materiais) – Universidade Federal de São Carlos, São Carlos, 2024. Disponível em: https://repositorio.ufscar.br/handle/20.500.14289/19893.por
dc.identifier.urihttps://repositorio.ufscar.br/handle/20.500.14289/19893
dc.language.isoporpor
dc.publisherUniversidade Federal de São Carlospor
dc.publisher.addressCampus São Carlospor
dc.publisher.initialsUFSCarpor
dc.publisher.programPrograma de Pós-Graduação em Ciência e Engenharia de Materiais - PPGCEMpor
dc.rightsAttribution-NonCommercial-NoDerivs 3.0 Brazil*
dc.rights.urihttp://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/3.0/br/*
dc.subjectLigas Sn-Bi-Inpor
dc.subjectSolidificaçãopor
dc.subjectMolhabilidadepor
dc.subjectInterface de reaçãopor
dc.subject.cnpqENGENHARIAS::ENGENHARIA DE MATERIAIS E METALURGICA::METALURGIA FISICApor
dc.titleAvaliação da solidificação e da interface de reação de juntas soldadas de ligas Sn-Bi E Sn-Bi-In em substratos de cobre e níquelpor
dc.title.alternativeEvaluation of solidification and reaction interface of Sn-Bi and Sn-Bi-In solder alloys in copper and nickel padseng
dc.typeDissertaçãopor

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