镓、铟及稀土对银铜锌钎料组织和性能影响研究.pdf

南京航空航天大学
硕士学位论文
镓、铟及稀土对银铜锌钎料组织和性能影响的研究
姓名:卢方焱
申请学位级别:硕士
专业:材料加工工程
指导教师:薛松柏
20090301
南京航空航天大学硕士学位论文
摘要
含镉银钎料以其优异的工艺性能,在航空航天和家电等领域获得了广泛应用。但镉是有毒
元素,欧盟和我国均已明令禁止含镉材料用于家电等领域,因此,“无镉银钎料”的研发,已成
为国内外钎焊界关注的热点。
本文研究了不同含镓、铟量银钎料的熔化特性及其在紫铜和黄铜基板上的润湿铺展性能。
研究结果表明:添加 3wt.%的 Ga 可使 Ag-Cu-Zn 钎料的固相线降低 52℃,液相线降低 68℃;
在含 Ga 量为 .%的基础上添加 .%的 In 可使 Ag-Cu-Zn 钎料的固相线降低 81℃,液相
线降低 140℃。
润湿铺展性试验结果表明,随着 Ga、In 含量的增加,钎料的润湿铺展性能整体均呈上升趋
势,钎料在紫铜和黄铜上铺展的结果趋势一致。比较含 Ga、In 的钎料在紫铜、黄铜上的铺展情
况还发现,含 Ga、In 的银钎料的铺展面积比不含 Ga、In 银钎料增加了 60%左右,含量相同的
钎料在黄铜上的铺展面积要大于在紫铜上的铺展面积。当 Ga 的含量为 .%,铟的含量为
~.%时,铺展效果最佳。
分别以紫铜、黄铜为母材,采用火焰钎焊方法,采用对接和搭接接头形式进行钎焊,研究
了钎焊接头的力学性能。结果表明,除黄铜对接形式外,其它形式的接头的断裂位置均在母材
上,说明含镓、铟银钎料的力学性能优良。对于黄铜对接接头来说,钎焊接头的抗拉强度随银
钎料中 Ga、In 含量的增加而逐渐增大,当 Ga 含量为 3wt.%,In 含量为 ~.%时,钎料的
综合性能最好。
通过分析不同含镓、铟量银钎料基体及其钎缝的显微组织和断口形貌,结合钎料成分及能
谱分析结果,研究了钎料、钎缝的显微组织与其力学性能的关系。研究结果表明:在 AgCuZn
系钎料中加入 Ga、In,可显著改变钎料组织。随着 Ga 含量增加,钎料的针状组织逐渐向规则、
细小的晶粒组织转变。含量达到 .%时,针状组织消失,出现了细小的类似蠕虫的组织,
钎料组织也变得更加均匀、细小;当 Ga 含量继续增加时,钎料组织晶粒又逐渐变得粗大。在
含 Ga 量为 3wt.%的基础上,添加少量的 In,当 In 的含量在 ~2wt.%范围时,会使组织更加
均匀,组织呈现“花纹”状共晶组织。分析含镓、铟银钎料的钎缝组织可知,火焰钎焊后,含镓、
铟银钎料的钎缝组织具有织网状致密组织,显微组织的相似性与钎缝力学试验结果的相似性是
相符合的。断口形貌均呈现出韧性断裂的特征,也保证了银钎料的力学性能。
比较 Ga、In 对银钎料铺展性能和力学性能的影响,稀土元素 Ce 的添加作用更多体现在对
银钎料组织的影响上。当银钎料中加入微量稀土元素 Ce 时,Ce 在晶界偏聚,具有细化晶粒、
强化晶界的作用。
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本研究为无镉银钎料的开发及应用提供了理论依据和相关数据支持。

关键词:银钎料,合金元素,钎焊,力学性能,显微组织



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南京航空航天大学硕士学位论文
ABSTRACT
Silver filler metal with cadmium has been used in aerospace field, household appliance and so on,
for its excellent processing property. But, EU and China have banned the materials with cadmium
applicated in household appliance. R&D of cadmium-free silver filler metal has been focused by
foreign and domestic brazing field.
Melting characterization experiments and spreading tests of silver filler metals with different
content of gallium and indium on pure copper and brass were carried out in this paper. The effect rule
of gallium and indium on meltin