前言 PERFACE

制造業是強國之基、立國之本，而材料又是制造業的基礎。釬焊是制造業中材料連接的重要方法之一，釬焊在航空航天構件、大型礦山裝備、重載機電裝備、超大負荷鉆探裝備、復雜集成線路制造等領域應用廣泛，而釬料作為釬焊時最關鍵的填充材料，其性能在很大程度上決定著釬焊連接件的質量和性能。一方面，傳統銀基釬料性能已無法滿足大型重載裝備結構復雜、性能要求高的工程實際需求，傳統活性釬料連接的超大負荷超硬工具在復雜服役環境中容易出現脫落現象；另一方面，傳統無鉛釬料熔點高、抗疲勞性差，使得復雜集成線路中精密復雜芯片的使用可靠性無法保證。因此，亟須開發低熔點、高性能、潤濕性好的亞穩態釬料以解決上述行業難題。

本書所研究的亞穩態釬料以傳統釬料作為基材，利用鍍覆制備技術在該釬料表面添加一種或多種金屬組元，通過熱擴散處理使之合金化。當合金釬料中存在具有較高表面能的第二相或化合物相使其處于熱力學亞穩態時，該合金釬料稱為亞穩態過飽和釬料，簡稱亞穩態釬料。亞穩態釬料具有低熔點元素含量可調控、熔化溫度更低、潤濕鋪展性更好、力學性能優異等優點。

本書對亞穩態釬料研制與應用技術進行了較為系統的介紹，內容主要包括：鍍覆制備與檢測分析、鍍覆方法制備亞穩態釬料、亞穩態釬料的擴散機制、亞穩態釬料的性能優化、亞穩態釬料釬焊接頭的組織和性能、亞穩態釬料的熱力學特性、亞穩態釬料的工程應用。

本書系統總結了在上述領域的最新研究成果，由王星星、何鵬撰寫完成。其中，王星星、何鵬共同撰寫了第1章，王星星獨立撰寫了第2～8章及附錄。溫國棟、駱靜宜參加了書稿的整理和校對工作。龍偉民研究員對本書內容進行了全面、系統的審閱。

本書的學術價值如下：

1）提出了采用鍍覆-熱擴散組合工藝制備亞穩態釬料的新方法，所制備的亞穩態中Sn含量突破了熔煉合金化的極限（質量分數為5.5%）。

2）采用電流密度、鍍液溫度、極間距等多參數協同控制鍍層厚度，通過鍍層厚度調控亞穩態釬料中Sn含量，優化了鍍覆制備工藝，獲得了最佳組合工藝，在所制備的釬料中Sn的質量分數高達7.2%，比傳統方法提高約31%。

3）揭示了擴散溫度、時間與釬料組織和性能的關系，推導、建立了擴散過渡區的本構方程。與同等Sn含量的傳統釬料相比，亞穩態釬料的熔化溫度區間縮小3.65%～14.5%，潤濕面積提高7.8%～22.6%。

4）采用非等溫微分法和積分法分析亞穩態釬料的相變熱力學特性，揭示了釬料相變速率與溫度之間的內在聯系，從熱分析動力學角度闡明了亞穩態釬料的相變特性。

5）建立了亞穩態釬料釬焊工藝熵和接頭性能熵的數學模型，揭示了Sn含量與釬料潤濕性、釬焊接頭力學性能的關系。試驗結果證實釬焊工藝熵和接頭性能熵的表達式在一定程度上可定量預測亞穩態釬料的釬焊工藝性和接頭力學性能。

本書的研究內容對于亞穩態材料開發、異種材料連接、焊接冶金、焊接材料、釬焊、材料熱力學等領域的理論研究和工程應用具有重要的實際意義，可為有關企業、科研院所、高校及相關領域的科研人員、教師、研究生等提供有實用價值的參考信息。

在本書的撰寫及試驗研究開展過程中，得到了金華市金鐘焊接材料有限公司駱華明董事長和新型釬焊材料與技術國家重點實驗室龍偉民主任的大力支持。同時，華北水利水電大學上官林建教授、李帥博士、崔大田博士、武勝金碩士等在全文校對、試樣檢測和文稿修訂方面給予了幫助。在此一并表示由衷的感謝！

本書的出版得到了國家自然科學基金項目（51705151、52071165）、河南省優秀青年科學基金項目（202300410268）、中國博士后科學基金面上資助項目（2019M662011）、新型釬焊材料與技術國家重點實驗室開放課題（SKLAFMT201901）、先進焊接與連接國家重點實驗室開放課題（AWJ-21M11）的資助，特此表示衷心的感謝！

當今釬焊連接技術，特別是亞穩態釬料研發、性能優化及工程應用方面的研究，和其他學科一樣發展日新月異，盡管我們已竭盡所能，將團隊所知、所學、所熟悉的研究內容和最新成果展現出來，但仍然很難與國內外釬焊連接、釬焊材料最新技術發展的步伐保持同步。因此，本書不可避免地存在缺陷和不足之處，衷心希望廣大讀者不吝批評、指正。

華北水利水電大學 王星星

哈爾濱工業大學 何鵬