摘要
Ag-Cu-Sn基中温钎料具有良好的钎焊性能，在电子工业中得到了广泛的应用。随着电子工业的迅速发展，对钎焊材料的性能提出了更高的要求。绿色环保、低成本高性能的Ag-Cu-Sn基中温钎料成为了研究热点。在钎料合金中添加有益的合金化元素是提升钎料合金性能的有效方法。研究表明添加适量的In、Sb等元素可以降低Ag-Cu-Sn基钎料合金的熔点从而减小钎料的熔化范围，还可以细化钎料合金组织起到合金强化作用，使钎料具有优异的流动性和钎焊性能。合金体系的相平衡和热力学信息是研究钎料性能的理论基础。因此，本文研究了Ag-Cu-Sn-X(X=In,Sb)体系的相图和热力学性质以及Ag-Cu-Sn-X(X=In,Sb)铸态合金的凝固组织和相转变。研究内容如下： (1)基于文献信息对Ag-Cu-Sn-In体系的四个三元系(Ag-Cu-Sn、Ag-Cu-In、Ag-In-Sn、Cu-In-Sn)进行热力学评估。根据已有合理的六个二元体系结合文献报道的三元系相平衡和热力学性质实验数据，采用相图计算(CALPHAD)方法优化计算了Ag-Cu-Sn-In体系的四个三元系，体系中各相均获得了合理自洽的热力学参数，建立了Ag-Cu-Sn-In体系相图热力学数据库。其次，为了验证热力学数据库的合理性使用电弧熔炼制备了Ag-Cu-Sn-In铸态合金，使用扫描电子显微镜(SEM)和差热分析仪(DTA)实验测试了Ag-Cu-Sn-In合金的相转变温度和微观组织。最后，使用本文优化得到的热力学数据库利用Thermo-Calc软件计算了Ag-Cu-Sn-In体系的伪二元相图，同时模拟了合金的平衡凝固和非平衡凝固过程，计算结果与实验数据基本一致。 (2)Ag-Cu-Sb体系是Ag-Cu-Sn-Sb体系的重要三元系，文献中并没有对Ag-Cu-Sb体系的热力学描述。首先，根据文献公布的相图和热力学实验数据，使用CALPHAD方法优化了Ag-Cu-Sb体系。结合本文重新优化的Ag-Cu-Sn体系以及本课题组已评估的Ag-Sn-Sb和Cu-Sn-Sb体系，合理外推了与实验结果吻合一致的Ag-Cu-Sn-Sb体系热力学数据库。在此基础上，采用合金法制备了Ag-Cu-Sn-Sb铸态合金，使用扫描电子显微镜(SEM)和差热分析仪(DTA)实验测试了Ag-Cu-Sn-Sb合金的相转变温度和凝固组织。最后，使用本文外推的热力学数据库利用Thermo-Calc软件计算了Ag-Cu-Sn-Sb体系的伪二元相图，同时模拟了合金的平衡凝固和非平衡凝固过程，计算结果与实验数据吻合较好。
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