锡银锌合金及其金属间化合物的热性质和电输运性质

摘要

锡银锌合金是一种新型的锡合金,由于其绿色环保以及在电子产业中的广泛应用,因而备受人们的关注,但是对其物理性质还没有进行系统的研究。本文采用真空电弧熔炼法制备了Sn96.5-xAg3.5Znx(x=0.1,1.5,2)样品及其金属间化合物(Ag3Sn和AgZn样品),利用X射线衍射、差示扫描量热法和物理性能测量系统,对样品的结构、熔点、热性质以及电输运性质进行了系统研究。
　　 SH96.5Ag3.5样品由Sn相、Ag3Sn相两相组成,而Sn96.5-xAg3.5Znx(x=1,1.5,2)样品都是由Sn相、Ag3Sn相和AgZn相三相组成,其中AgZn相的特征峰会随着Zn掺入量的增加而增多。Sn96.5-xAg3.5Znx(x=1,1.5,2)样品的熔点基本不随Zn的掺入量的改变而变化,分别是508 K、502 K和504 K。声子比热在低温区间偏离德拜模型(出现了Boson峰),分析表明这是由局域振动(爱因斯坦振动)引起的。电阻率在整个温度区间满足Matthiessen定律,表明电子与声子的散射起主要作用。160 K是导热系数的一个分界点,这个温度以上是电子导热系数起主导作用,满足Wiedemann—Franz定律,而这个温度以下是声子导热系数起主导作用。Sn95.5Ag3.5Zn1和Sn94.5Ag3.5Zn2样品的Seebeck系数随温度变化曲线呈现同一规律,在低温区是正值,而在高温区是负值。
　　 Ag3Sn样品呈单相结构,声子比热和锡银锌样品的趋势相同,在低温区间偏离德拜模型,也是由局域振动引起的。其爱因斯坦温度比锡银锌合金的低,这说明在Sn96.5Ag3.5合金中添加Zn以后,会使爱因斯坦振动的强度增强。电阻率在很低的温度下(大约60 K以下),是电子的不纯散射和电子与声子散射之间的量子干涉项起主要作用,但是在高温区间,量子效应随着温度的升高而减弱,这时电子与声子的散射起主要作用了。

目录

文摘

英文文摘

第一章 前言

1.1 锡合金的研究背景

1.2 锡合金的研究现状

1.2.1 机械性能的研究现状

1.2.2 物理性能的研究现状

1.3 理论模型

1.3.1 爱因斯坦模型和德拜模型

1.3.2 Matthiessen定律

1.3.3 弱局域理论

1.3.4 电子热传导和晶格热传导

1.3.3 热电效应

1.4 本论文的选题

1.4.1 研究锡银锌合金

1.4.2 研究银锡和银锌合金

1.5 本论文的工作

第二章 样品的制备和表征

2.1 样品的制备

2.1.1 制备的方法及原理

2.1.2 实验的操作过程

2.2 样品性质的表征手段及原理

2.2.1 X射线衍射

2.2.2 差示扫描量热法

2.2.3 物理性质测量系统

第三章 锡银锌合金的热性质以及电输运性质

3.1 结构的表征

3.2 熔点的测量

3.3 比热

3.4 电阻率

3.5 导热系数

3.6 热电势

3.5 本章小结

第四章 锡银锌合金中的金属间化合物

4.1 银锡金属间化合物

4.1.1 样品的制备以及结构表征

4.1.2 比热

4.1.3 电阻率

4.2 银锌金属间化合物

4.3 本章小结

第五章 结论

参考文献

致谢