Au-Sn-X(X=Co，La，Er)体系的热力学优化与计算

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1、中南大学硕士学位论文摘要摘要因其优良的延展性、完美的抗腐蚀和抗氧化能力、优异的导电、导热性能等特点，Au．20Sn被广泛的应用于光电封装、航空航天等领域。但由于Au价格昂贵，因此如何添加其他合金组元以部分替代Au，是钎料发展的方向。近年研究发现，稀土元素(RE)能改善钎料的力学性能和润湿性能，净化钎缝晶界，提高钎缝的抗疲劳强度。因此，结合我国稀土元素资源丰富的优势，研究相关体系相图，对于设计新型Au—Sn基钎料具有重要意义。本文结合现有相图实验数据及第一性原理计算的化合物形成焓，采用CALPHAD技术优化计算了Au．Co、Au．La和Au．Er三个二元体系，修正了Au．Sn和Co．Sn

2、两个二元系；外推优化了Au．Sn．Co体系；．简单外推了Au．Sn．La三元体系；且初步分别建立了各个系统的自洽的热力学数据库，取得如下主要结果：1．利用相图计算(CALPHAD)方法，采用Thermo．Calc热力学软件包优化和计算了Au．Co、Au．La和Au．Er三个二元系。其中液相与端际相采用替代溶液模型，所有中间化合物均为化学计量比型，计算所得相平衡和热力学数据均与实验数据吻合较好。2．利用第一原理计算的化合物的形成焓，结合CALPHAD方法，采用Thermo．Calc热力学软件修正了Au．Sn二元系；为更好的拟合三中南大学硕士学位论文摘要元相关系，微调了Sn．Co二元系热力

3、学参数。3．利用相图计算(CALPHAD)方法，采用Pandat热力学软件包外推优化了Au．Sn．Co和简单外推了Au．Sn．La两个三元系。根据实验数据，我们发现部分化合物中第三组元的溶解度增大了，Au—Sn．Co体系中出现一个满足化学计量比的三元化合物。计算所得相图数据与实验结果一致。关键词金钎料，相图计算，Au．Er二元系，Au．Sn．Co三元系，Au．Sn．La三元系II中南人学硕士学位论文ABSTRACTABSTRACTDuetothewonderfulductibility,excellentcorrosionresistance，highelectricalandheat

4、conductivity,Au-20Sneutecticsloderhasbeenwidelyusedinpackagingofoptoelectronic，aviationandspaceflightandSOon．However,withthehighprice，thedevelopingorientationofAu—SnsolderrequiresthatthesubstitutebefoundtoreducetheconsumptionofAuelement．Recently，thereseachaboutsubstitutematerialsfornobleelements

5、insolderindicatedthattherareearthmetalscanrefinethemechanicalperformance，improvewettability，reducetheoxidizationofsolder，cleanthegrainboundary，andimprovethefatigueintensity．DevelopmentoftherelativephaserelationshipofsolderisofmuchimportancebecauseoftheabundantREresourcesanditslargemarkets．Combin

6、ingtheformationenthalpyofintermetalliccompounds(IMCs)calculatedbyfirstprincipleapproachwithCALPHADtechnique，Au—Co，Au—LaandAu—Erbinarysystemsareoptimized，Au-SnandCo—Snbinarysystemaremodified，andAu—Sn-Co，Au—Sn—Latemarysystemsarecalculated，’1．Au—Co，Au—LaandAu—ErbinarysystemsareoptimizedbyThermo—Cal

7、csoftwareusingCALPHADtechnique．Liquidandalltheterminalsolutions(Fcc，BccandHcp)aremodeledassubstitutionalsolution．Alltheintermetalliccompoundsaretreatedasstoichemistricphases．Calculatedthermodynamicdataandequilibriadataagreew