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由于锡铅钎料对人体健康和环境造成的危害,无铅钎料取代锡铅钎料成为电子封装发展的必然趋势。本文选用Sn-0.7Cu和Sn-3Ag-0.5Cu两种目前使用非常广泛,也是十分具发展前景的无铅钎料作为研究对象,对上述两种钎料在单轴和多轴加载下的相关力学特性进行了研究。本文对Sn-3Ag-0.5Cu进行了不同应变率下单轴拉伸和扭转实验,分析结果表明Sn-3Ag-0.5Cu具有很强的率相关性,钎料的拉伸强度和剪切强度随着应变率的增加明显增加,弹性模量和剪切模量受应变率影响不大。Sn-3Ag-0.5Cu的多轴棘轮效应实验中,随着剪应变率和轴向应力的增加,棘轮应变率随着剪应变率的增加明显增大。失效棘轮应变基本一致,与剪切应变幅值无关,失效循环圈数随着剪应变幅值的增加而减小。对Sn-3Ag-0.5Cu和Sn-0.7Cu两种钎料的纯扭疲劳试验,研究发现弹性剪应变-疲劳寿命受载荷下降水平影响很小,而塑性剪应变-疲劳寿命受载荷下降水平的影响十分明显。在较大的剪应变幅值下Sn-3Ag-0.5Cu和Sn-0.7Cu的疲劳寿命都很短且相差不大,在剪应力幅值较小时,Sn-3Ag-0.5Cu的疲劳寿命明显大于Sn-0.7Cu。此外,本文还对Sn-3Ag-0.5Cu进行了具有棘轮变形的多轴疲劳试验,研究表明轴向应力对剪应力峰值没有影响,轴向的棘轮应变率随着轴向应力和剪应变幅值的增加而增加,在双对数坐标图中,棘轮应变率和轴向应力与剪应变幅值成线性关系。疲劳寿命随着轴向应力和剪切应变幅的增加而降低。利用现有的多轴低周疲劳寿命预测方法对Sn-3Ag-0.5Cu进行多轴疲劳寿命预测。等效应变法没有考虑轴向应力的影响,结果偏于危险。临界面法中的KBM模型对于超过1000的疲劳寿命预测误差较大,WB模型考虑了法向正应变的影响,但是对大部分试验给出了偏于危险的预测结果。能量法预测采用了CHX模型,预测结果也不理想。考虑棘轮效应的疲劳寿命方法中采用Coffin模型,预测误差随轴向力增加变大,最大预测偏差达到10倍。Gao-Chen模型以最大剪应变和轴向棘轮应变率为损伤控制参量对Sn-3.0Ag-0.5Cu的多轴棘轮疲劳试验做出了很好的预测。