镓对无镉银钎料性能影响的研究

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1、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，分析了Ga等元素的添加对钎料熔化特性和铺展性能的影响规律。研究结果表明：添加1wt.%的Ga可使Ag-Cu-Zn-Ga钎料的固相线降低53℃，液相线降低45℃。润湿铺展性能测试时，对于紫铜基板，添加少量的Ga、In元素改善Ag-Cu-Zn钎料铺展性能的效果并没有添加适量Sn的效果好；而对于黄铜基板，G

2、a的添加对Ag-Cu-Zn钎料的铺展性能提升显著，添加2wt.%Ga的Ag-Cu-Zn-Ga-Sn钎料的铺展面积比Ag-Cu-Zn-Sn钎料增加了50%左右。以黄铜为母材，采用火焰钎焊方法，分别采用对接和搭接接头形式，研究了钎焊接头的力学性能。试验结果表明：低银含镓钎料钎焊的搭接、对接接头试样全部断于母材，说明在银钎料中添加镓等元素，不仅可以显著地降低银钎料的熔化温度（固相线和液相线），提高铺展性能，还可以改善钎缝的力学性能。分析了不同含镓量银钎料基体及其钎缝的显微组织，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。试验结果表明：添加了镓元素的银钎料在金相显微组

3、织方面具有相似的显微组织结构，可见Ga等元素的添加对银钎料的显微组织影响显著。分析含镓银钎料的钎缝组织可知，经过火焰钎焊的过程，低银含镓银钎料具有与高银钎料相似的织网状致密组织，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。能谱分析结果显示，低银含镓钎料钎缝的主要组成相为Cu固溶体组织，保证了低银钎料的力学性能。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，镓，钎焊，力学性能，显微组织i镓对无镉银钎料性能影响的研究ABSTRACTSilverfillermetalwithcadmiumhasbeenusedinaerospacefield,househ

4、oldapplianceandsoon,foritsexcellentprocessingproperty.But,EUandChinahasbannedthematerialswithcadmiumapplicatedinhouseholdappliance.R&Dofcadmium-freesilverfillermetalhasbeenfocusedbyforeignanddomesticbrazingfield.Meltingcharacterizationexperimentsandspreadingtestsofsilverfillermetalswithdifferentco

5、ntentofgalliumonpurecopperandbrasswerecarriedoutinthispaper,effectingruleofgalliumonmeltingpropertyandspreadingwereillustratedindetail.Theresultsindicatethat1wt.%GaadditiondecreasethesolidusofAg-Cu-Znfillermetalsby53℃,andtheliquidusby45℃；Whenfillermetalswithgalliumspreadonpurecopper,theeffectofali

6、ttleInandGaisnotaswellasSn;Whentheyareusedonbrass,theeffectofGatospreadabilityofAg-Cu-Znisgreat,justlikethespreading-areaofAg-Cu-Ga-Snfillermetalwith2wt.%GaadditiontoAg-Cu-Zn-Snfillermetalis50%largerthanAg-Cu-Zn-Snfillermetal.Usingbrassasbasemetal,brazingwithflamemethod,themechanicalpropertiesofth

7、ejointsbrazedwithlap-jointandbutter-jointwereanalyzedexactly.Theresultsindicatethat,thefracturesoftwokindsofbrazedjointsallhappenedonthebasemetal,whichshowsgoodmechanicalpropertiesofthejointsbrazedwiththesilverfi