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新型银基无镉中温钎料组织性能的研究

作　者: 刘彬
导　师: 李卓然
学　校: 哈尔滨工业大学
专　业: 材料加工工程
关键词: 银基钎料相图微观组织铺展润湿性抗剪强度
分类号: TG425.2
类　型: 硕士论文
年　份: 2008年
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内容摘要

含镉银基钎料由于其优良的性能而在工业领域得到广泛应用,但镉会危害环境和人类身体健康,同时随着银价格的不断上升,因此,在环保和降低钎料生产成本的要求下,本文以银含量为20%的银基无镉中温钎料为研究对象,根据相图计算法对钎料配方进行了优化设计,并通过AgCuZn三元合金液相面和相分布投影图对计算结果进行讨论。采用试验研究和理论分析结合的方法,对钎料的微观组织、铺展润湿性、接头性能以及界面微观组织进行了深入研究。钎料微观组织分析表明,钎料主要由富Cu相、CuZn化合物相、锡青铜相(Cu5.6Sn和Cu40.5Sn11化合物)、Cu3P或Ni3P化合物相以及Ag固溶体相组成。随着元素Sn含量的增加,钎料组成相的比例会发生变化,并有Cu40.5Sn11化合物相出现;而随着元素Ni的加入,钎料中锡青铜相被细化,并会形成新的Ni3P相;随着元素La含量的增加,钎料的微观组织被细化的越来越明显,这都会影响钎料的抗拉强度,经分析可知,当元素Sn、Ni、La的含量分别为6.5%、2.0%、0.5%时,其抗拉强度分别达到最大值。钎料铺展润湿试验研究表明,1Cr18Ni9Ti不锈钢向钎料中溶解的量随着元素Sn含量的增加逐渐增多;随着元素Ni含量的增加,其溶解量逐渐减少,而稀土元素La可抑制其向钎料中的溶解;而紫铜一侧过渡层的厚度只与元素Sn、Ni、La对钎焊温度的影响有关,随着钎焊温度的升高,过渡层的厚度逐渐变大。测试表明,元素Sn、Ni、La的含量分别为6.5%、2.0%、0.3%时,钎料在紫铜和1Cr18Ni9Ti不锈钢上的铺展润湿面积分别可达到351mm2、212mm2,均大于BAg30CuZnSn钎料在紫铜和1Cr18Ni9Ti不锈钢上的铺展润湿面积。接头微观组织分析表明,元素Ni、La可细化焊缝组织,并且添加元素La后会生成黑色花瓣状的银镧金属间化合物;强度测试表明,元素Sn、Ni、La的含量分别为4.5%、2.0%、0.5%时,接头的抗剪强度分别达到最大值。对比接头抗剪强度可知,元素Sn、Ni、La的含量分别为6.5%、2.0%、0.5%的钎料,其异种接头抗剪强度高于BAg30CuZnSn钎料异种接头的抗剪强度。

全文目录

摘要  4-5
Abstract  5-9
第1章绪论  9-18
  1.1 研究背景  9-10
  1.2 国内外银基无镉钎料的研究现状及分析  10-16
    1.2.1 价格较低的元素  11-13
    1.2.2 性质活泼的稀土元素  13-14
    1.2.3 贵金属元素  14-16
  1.3 铜基钎料的研究现状及分析  16-17
  1.4 研究内容  17-18
第2章钎料配方的优化设计、制备方法与分析方法  18-28
  2.1 引言  18
  2.2 钎料配方的优化设计  18-23
    2.2.1 元素比例的计算  18-21
    2.2.2 钎料配方中元素计算结果的讨论  21-23
  2.3 钎料的制备方法  23-25
    2.3.1 钎料的熔炼  24
    2.3.2 钎料制备的后续工艺  24-25
  2.4 试验前材料的处理  25-26
  2.5 性能测试及微观分析  26-28
    2.5.1 力学性能测试  26-27
    2.5.2 微观分析  27-28
第3章钎料微观组织和力学性能的分析  28-41
  3.1 引言  28
  3.2 钎料组成相及其显微组织形成机理的分析  28-31
    3.2.1 钎料组成相的分析  28-30
    3.2.2 钎料微观组织形成机理的分析  30-31
  3.3 元素对钎料微观组织和抗拉强度的影响及分析  31-39
    3.3.1 元素Sn对钎料微观组织和抗拉强度的影响及分析  31-34
    3.3.2 元素Ni对钎料微观组织和抗拉强度的影响及分析  34-36
    3.3.3 稀土元素La对钎料微观组织和抗拉强度的影响及分析  36-39
  3.4 本章小结  39-41
第4章元素对钎料熔化特性的影响及分析  41-55
  4.1 引言  41
  4.2 元素对钎料熔化温度区间的影响及分析  41-43
    4.2.1 钎料熔化温度的测定  41-42
    4.2.2 合金元素对钎料熔化温度区间的影响及分析  42-43
  4.3 钎料铺展润湿过程及其界面微观组织的分析  43-47
    4.3.1 钎料铺展润湿的过程  43-45
    4.3.2 钎料铺展润湿界面微观组织的分析  45-47
  4.4 微量元素对钎料铺展润湿性的影响及分析  47-54
    4.4.1 元素Sn对钎料铺展润湿性的影响及分析  47-49
    4.4.2 元素Ni对钎料铺展润湿性的影响及分析  49-51
    4.4.3 稀土元素La对钎料铺展润湿性的影响及分析  51-54
  4.5 本章小结  54-55
第5章紫铜和1Cr18Ni9Ti不锈钢钎焊接头性能  55-62
  5.1 引言  55
  5.2 钎焊接头微观组织示意图  55-56
  5.3 元素对钎焊接头抗剪强度的影响及分析  56-61
    5.3.1 元素Sn对钎焊接头抗剪强度的影响及分析  56-58
    5.3.2 元素Ni对钎焊接头抗剪强度的影响及分析  58-60
    5.3.3 稀土元素La对钎焊接头抗剪强度的影响及分析  60-61
  5.4 本章小结  61-62
结论  62-63
参考文献  63-67
攻读硕士学位期间所发表的学术论文  67-69
致谢  69

新型银基无镉中温钎料组织性能的研究

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