前言 PERFACE

制造业是强国之基、立国之本，而材料又是制造业的基础。钎焊是制造业中材料连接的重要方法之一，钎焊在航空航天构件、大型矿山装备、重载机电装备、超大负荷钻探装备、复杂集成线路制造等领域应用广泛，而钎料作为钎焊时最关键的填充材料，其性能在很大程度上决定着钎焊连接件的质量和性能。一方面，传统银基钎料性能已无法满足大型重载装备结构复杂、性能要求高的工程实际需求，传统活性钎料连接的超大负荷超硬工具在复杂服役环境中容易出现脱落现象；另一方面，传统无铅钎料熔点高、抗疲劳性差，使得复杂集成线路中精密复杂芯片的使用可靠性无法保证。因此，亟须开发低熔点、高性能、润湿性好的亚稳态钎料以解决上述行业难题。

本书所研究的亚稳态钎料以传统钎料作为基材，利用镀覆制备技术在该钎料表面添加一种或多种金属组元，通过热扩散处理使之合金化。当合金钎料中存在具有较高表面能的第二相或化合物相使其处于热力学亚稳态时，该合金钎料称为亚稳态过饱和钎料，简称亚稳态钎料。亚稳态钎料具有低熔点元素含量可调控、熔化温度更低、润湿铺展性更好、力学性能优异等优点。

本书对亚稳态钎料研制与应用技术进行了较为系统的介绍，内容主要包括：镀覆制备与检测分析、镀覆方法制备亚稳态钎料、亚稳态钎料的扩散机制、亚稳态钎料的性能优化、亚稳态钎料钎焊接头的组织和性能、亚稳态钎料的热力学特性、亚稳态钎料的工程应用。

本书系统总结了在上述领域的最新研究成果，由王星星、何鹏撰写完成。其中，王星星、何鹏共同撰写了第1章，王星星独立撰写了第2～8章及附录。温国栋、骆静宜参加了书稿的整理和校对工作。龙伟民研究员对本书内容进行了全面、系统的审阅。

本书的学术价值如下：

1）提出了采用镀覆-热扩散组合工艺制备亚稳态钎料的新方法，所制备的亚稳态中Sn含量突破了熔炼合金化的极限（质量分数为5.5%）。

2）采用电流密度、镀液温度、极间距等多参数协同控制镀层厚度，通过镀层厚度调控亚稳态钎料中Sn含量，优化了镀覆制备工艺，获得了最佳组合工艺，在所制备的钎料中Sn的质量分数高达7.2%，比传统方法提高约31%。

3）揭示了扩散温度、时间与钎料组织和性能的关系，推导、建立了扩散过渡区的本构方程。与同等Sn含量的传统钎料相比，亚稳态钎料的熔化温度区间缩小3.65%～14.5%，润湿面积提高7.8%～22.6%。

4）采用非等温微分法和积分法分析亚稳态钎料的相变热力学特性，揭示了钎料相变速率与温度之间的内在联系，从热分析动力学角度阐明了亚稳态钎料的相变特性。

5）建立了亚稳态钎料钎焊工艺熵和接头性能熵的数学模型，揭示了Sn含量与钎料润湿性、钎焊接头力学性能的关系。试验结果证实钎焊工艺熵和接头性能熵的表达式在一定程度上可定量预测亚稳态钎料的钎焊工艺性和接头力学性能。

本书的研究内容对于亚稳态材料开发、异种材料连接、焊接冶金、焊接材料、钎焊、材料热力学等领域的理论研究和工程应用具有重要的实际意义，可为有关企业、科研院所、高校及相关领域的科研人员、教师、研究生等提供有实用价值的参考信息。

在本书的撰写及试验研究开展过程中，得到了金华市金钟焊接材料有限公司骆华明董事长和新型钎焊材料与技术国家重点实验室龙伟民主任的大力支持。同时，华北水利水电大学上官林建教授、李帅博士、崔大田博士、武胜金硕士等在全文校对、试样检测和文稿修订方面给予了帮助。在此一并表示由衷的感谢！

本书的出版得到了国家自然科学基金项目（51705151、52071165）、河南省优秀青年科学基金项目（202300410268）、中国博士后科学基金面上资助项目（2019M662011）、新型钎焊材料与技术国家重点实验室开放课题（SKLAFMT201901）、先进焊接与连接国家重点实验室开放课题（AWJ-21M11）的资助，特此表示衷心的感谢！

当今钎焊连接技术，特别是亚稳态钎料研发、性能优化及工程应用方面的研究，和其他学科一样发展日新月异，尽管我们已竭尽所能，将团队所知、所学、所熟悉的研究内容和最新成果展现出来，但仍然很难与国内外钎焊连接、钎焊材料最新技术发展的步伐保持同步。因此，本书不可避免地存在缺陷和不足之处，衷心希望广大读者不吝批评、指正。

华北水利水电大学 王星星

哈尔滨工业大学 何鹏