【摘 要】
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传感器在土木工程行业的结构健康监测及安全监测发挥着极其重要的作用,而土木工程恶劣的工作环境,可能会使传感器遭受车辆撞击、地震及爆炸等意外灾害,传感器焊料焊点会经受高应变率作用,多次高应变率冲击可能会导致焊料焊点接头断裂、松动或接触不良,造成传感器的连接不稳定甚至损坏。因此有必要对其焊点材料经受多次冲击后的力学性能进行研究。基于上述问题本文对Sn0.3Ag0.7Cu（SAC0307）低银无铅焊料多次
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传感器在土木工程行业的结构健康监测及安全监测发挥着极其重要的作用,而土木工程恶劣的工作环境,可能会使传感器遭受车辆撞击、地震及爆炸等意外灾害,传感器焊料焊点会经受高应变率作用,多次高应变率冲击可能会导致焊料焊点接头断裂、松动或接触不良,造成传感器的连接不稳定甚至损坏。因此有必要对其焊点材料经受多次冲击后的力学性能进行研究。基于上述问题本文对Sn0.3Ag0.7Cu（SAC0307）低银无铅焊料多次冲击下的动态力学行为展开一系列研究,主要内容如下:（1）利用分离式霍普金森压杆（SHPB）对低银无铅焊料SAC0307在应变率900s-1-4500 s-1范围内进行一系列多次冲击动态压缩试验。研究结果表明:第一次冲击时,当应变速率小于1418 s-1时,SAC0307的应变速率效应显著,而后随着应变率的增加出现诱导软化现象。再次冲击,当应变速率超过2200 s-1时,应变速率效应可以忽略。第二次冲击在塑性流动阶段明显的强化,第三次冲击出现应变率软化现象。采用万能试验机对低银无铅焊料SAC0307开展了不同温度的准静态压缩试验,结合动态压缩试验数据拟合了SAC0307的Johnson-Cook本构模型,对SAC0307承受多次高应变率的应变率硬化、及塑性平台流动应力数值等拟合均较好。（2）对多次冲击后的试件进行了金相观察及XRD测试,发现在多次冲击载荷作用下,显微组织在第二次冲击中粗化,然后在第三次冲击中细化。在高应变率作用下,SAC0307由于晶粒尺寸减小,焊料强度增大,加工硬化指数减小,随着多次冲击下应变的增加,呈相反的趋势变化。（3）对不同应变率多次冲击后的试件进行了纳米压痕试验,得到了多次冲击后SAC0307的硬度、弹性模量及蠕变位移等力学性能。当冲击气压小于0.08 MPa时,受冲击后SAC0307试件的硬度随着受冲击次数的增加而增大,当气压大于0.1 MPa时,试件的硬度随着受冲击次数的增加反而减小。纳米压痕试验SAC0307的弹性恢复率在3.5%-4.7%之间,说明受冲击后SAC0307试件的塑性变形程度极大,几乎没有弹性恢复。
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