دراسة خصائص الطور فى سبائك القصدير الثنائية والثلاثية

"فى هذا البحث استخدمت عينات من السبائك التى أساسها القصدير، الذى أضيف إليه قيم ثابتة من الزنك Zn، والأنتيمون Sb والبزموت Bi، بالإضافة لهذه السبائك الثنائية، فقد حضرت سبائك ثلاثية بإضافة 1% نحاس إلى السبائك الثنائية.

وقد تم تحضير العينات بطريقتين:- أولهما طريقة السبك العادية بتبريد المصهور لدرجة الغرفة ببطء ، ثم عمل تجانس للسبائك المحضرة؛ لضمان انتظام توزيع محتوياتها بين ذرات الأساس Sn. أما الطريقة الثانية، فقد تمت بالتبريد الفجائى للمصهور بسقوطه على اسطوانة من الألومنيوم تدور بسرعة كبيرة، وينتج عن ذلك شرائح تعدل أبعادها لتتناسب مع القياسات التى تجرى عليها.

ظروف التشغيل المختلفة للعينات تضمنت:-

1-     طريقة التحضير.

2-     قيمة التشويه المسبق للعينة والذى تمثل فى وحدات ND/L (حيث N  عدد اللفات، D  قطر العينة، L طول العينة) التى تعطى للعينة قبل إجراء الاختبار عليها.

3-     نسبة النحاس المحتواه فى العينات المقاسة، وقد كان للنحاس نسبة ثابتة 1% وزناً للعينات المبردة فجائياً من المصهور.

4-     قيمة الثقل المحورى المعلق فى العينة.

5-     درجة الحرارة (المستخدمة مع القياسات التى استخدمت فيها العينات المبردة فجائياً من المصهور).

وقد تم تجهيز العينات المناسبة للقياسات التالية:

1-     قياسات حيود الأشعة السينية لعينات البحث.

2-     قياسات التحليل الحرارى التفاضلى لعينات البحث.

3-     قياسات الزحف، الإجهاد – الانفعال، الاستطالة الناتجة عن الثقل المحورى واللف المتزامن وقد تم ذلك لعينات محضرة بالسبك العادى على هيئة أسلاك.

4-     قياسات الاحتكاك الداخلى Q–1، الانتشارية الحرارية Dth ومعامل ينج الديناميكى Y، وقد اسخدمت العينات المبردة فجائياً من المصهور للحصول على هذه القراءات.

تفسير النتائج التى تم الحصول عليها اعتمد على المفاهيم والنظريات والاستنتاجات العلمية السائدة فى مجال البحث، ومنها تحليل نماذج الحيود للأشعة السينية، وتحليل النماذج الحرارية التفاضلية، ونظرية الانخلاعات، وفعل التشويه، وظاهرة النشاط السطحى، وخصائص العينات المبردة فجأة من المصهور إلى درجة الغرفة (أثر معدل التبريد).

الدراسات التى أجريت توصلت إلى ما يلى:-

1-     خصائص سبائك الزنك مع القصدير الثنائية والثلاثية هى فقط التى تمشت مع مواصفات المواد المحضرة بالتبريد المفاجئ من المصهور، بينما كل السبائك الأخرى لم تتفق نتائجها مع متطلبات الحجم الحبيبى وانفصال الشبيكة لمثل هذا النوع من المركبات.

2-     المركبات الوسيطة التى تدل على حالات عدم الاتزان فى تخطيط الطور لم تظهر فى السبيكة SnZn الإيتكتك، بينما ظهر المركب CuSn فى كل السبائك الثلاثية، بالإضافة إلى ظهور الأنتيمون Sb والبزموت Bi الحر فى مركباتهما، وقد أدى ذلك إلى إضعاف تأثير النحاس على حركة جدر الحبيبة.

3-     تأثر موضع وارتفاع قمة الحيود بمحتوى السبيكة ونصف قطر مكوناتها وطريقة تحضيرها وظهر ذلك واضحاً على القيم المقاسة للحجم الحبيبى وانفعال الشبيكة وقد أدى النقص فى ثابت الشبيكة أو الزيادة - بنفس القيمة - إلى حدوث زيادة فى الصلابة، لكن زيادة الصلابة عند نقص ثابت الشبيكة يكون أعلى من حالة الزيادة.

الزيادة فى قيمة التشويه المسبق أدت إلى:-

-       زيادة فى كثافة الانخلاعات، وتركيز الفجوات مما أدى إلى حدوث نقص فى السحبية وزيادة فى قيم إجهادات الإذعان والكسر.

-       بقيمة تشويه أعلى من 0.13 لوحظ وجود تغير موجى الشكل؛ نتيجة لنوع من الاسترجاع أدى ظهور نقص فى بارامترات الصلابة وزيادة فى بارامترات الليونة المقاسة، وقد تكرر ذلك أيضاً بتغيير نسبة النحاس فى العينة.

وقد أحدثت الزيادة فى الثقل المحورى زيادة فى السحبية للعينات التى تأثرت بالشد واللى المتلازمين.

وقد أظهرت قياسات Q–1 ، Dth، Y تغيرات غير منتظمة عند درجات الحرارة المختلفة؛ نتيجة لطبيعة التفاعل الحادث بين مكونات العينة وعيوب الشبيكة المنتشرة فيها، وتغير هذا التفاعل بتغير درجات الحرارة مما أدى إلى ظهور الشكل الموجى للتغيرات هنا والذى يدل على الوصول إلى حالات متكررة من الليونة والصلابة فى العينات بتغيير درجة الحرارة.

وقد لوحظ للعينات المبردة من المصهور فجأة أن زيادة القيم العالية لانفعال الشبيكة تقابل قيماً عالية لدرجات الإنصهار إذا قورنت بالعينات المبردة ببطء الأكثر انتظاما ، والتى يقل ثباتها الحرارى وتزيد حرارتها النوعية."