锡铅钎料在生产中发挥着举足轻重的作用,并且已经形成一整套完整的工艺流程。近些年来,人们的环保意识普遍提高,铅的危害性得到了广泛的认同。本文采用合金化和复合钎料的方法,研究了两种SnPb的替代材料Sn-Ag系、Sn-Bi系无铅钎料。通过保护熔炼制备出所用钎料,使用X射线衍射仪、差示扫描量热仪、数字电导率仪、电子探针、布氏硬度计、万能拉伸试验机等设备,进行了 X射线衍射、DSC测试、电导率测定、润湿性检测、钎焊接头剪切强度测试等试验,着重考察了微观结构、物理性能、力学性能及界面行为的变化,结果表明:在Sn-Ag钎料中掺杂少量Y2O3纳米颗粒,显微组织中β-Sn和Ag3Sn相明显细化,组织得到明显改善,过量掺杂会导致组织恶化。DSC分析结果表明,随着含量的增高,熔点逐渐升高,熔程有扩大的趋势,但是变化幅度不大。铺展实验表明,加入0.2%Y2O3纳米颗粒铺展率达到最大值,润湿性最佳。加入Y2O3纳米颗粒没有改变结合层成分,但是结合层尺寸显著增加。硬度和剪切实验表明,适量纳米颗粒的加入能明显提高钎料的力学性能。在Sn-Ag-Ni-Al钎料中,除了 Ag3Sn强化相还存在Ni3Sn4和AlNi相,并且能作为形核质点明显减小Ag3Sn尺寸。DSC分析结果表明,加入Ni、Al元素后钎料的固相线温度变化不大,液相线温度上升,导致熔程扩大。微量Ni和Al的加入能提高润湿性,但随着Al含量提高,Al原子在表面富集,降低抗氧化性导致钎料润湿性急剧下降。加入Ni后,在结合层处生成了新的(Cu,Ni)6Sn5相,结合层生长加快,出现了孔洞;加入Al能抑制结合层生长,结合层孔洞消失。一定量的Ni和Al都能够提高钎料的剪切强度,但是要限制Al含量,以免不能形成完整的结合层。在Sn-Bi钎料中加入Zn元素,能够改善粗大的Bi晶粒,但是加入In则促使Bi晶粒进一步粗大化,并且高于1%的In能促使Zn从β-Sn基体中析出,形成针状的富Zn相。加入Zn元素降低了液相线温度,缩小了熔程;加入In使固液相线温度大幅下降,并且熔程扩大,但符合使用要求。加入Zn元素提高了润湿性,而加入In元素润湿性随之下降。加入Zn元素虽然不能提高硬度,但是形成了强度更高的结合层,提高了剪切强度;而加入In元素导致结合层尺寸增加和组织粗化,容易产生应力集中,降低了剪切强度。