基底合金什么意思

1. 合金的概念

合金是由两种或两种以上的金属或非金属经过混合熔化、冷却凝固后所合成的具有金属特性的物质。常见的合金有铝合金、钛合金、镁合金、铜合金等。 合金的物理性质可能与合金的组成元素有类似之处，但是合金的抗拉强度和抗剪强度却通常与组成元素的性质有很大不同。

合金，是由两种或两种以上的金属与金属或非金属经一定方法所合成的具有金属特性的物质。一般通过熔合成均匀液体和凝固而得。根据组成元素的数目，可分为二元合金、三元合金和多元合金。

人类生产合金是从制作青铜器开始，世界上最早生产合金的是古巴比伦人，6000年前古巴比伦人已开始提炼青铜(红铜与锡的合金)。中国也是世界上最早研究和生产合金的国家之一，在商朝（距今3000多年前）青铜（铜锡合金）工艺就已非常发达；公元前6世纪左右（春秋晚期）已锻打（还进行过热处理）出锋利的剑。

合金是宏观均匀，含有金属元素的多元化学物质，一般具有金属特性.任何元素均可采用作合金元素，但大量加入的仍是金属.组成合金的最基本的、独立的物质称组元，或简称为元.由两个组元组成的合金称为二元合金，由三个组元组成的合金称为三元合金，由三个以上组元组成的合金称为多元合金.固态下，合金可能呈单相亦可能呈复相的混合物;可能呈晶态、亦可能呈现准晶状态或非晶状态.晶态合金中依其组成元素的原子半径、负电性以及电子浓度等等差异情况不同，可能出现的相有保持与基底纯元素相同结构的固溶体(solid solution)以及不和任何组成元素结构相同的中间相(inter-mediate phases).中间相包括正常价化合物、电子化合物、laves相、σ相、间隙相和复杂结构的间隙式化合物等等.合金在平衡状态下可能出现的相可以从相平衡图得知.

合金中组成相的结构和性质对合金的性能起决定性的作用.同时，合金组织的变化即合金中相的相对数量、各相的晶粒大小，形状和分布的变化，对合金的性能也发生很大的影响.因此，利用各种元素的结合以形成各种不同的合金相，再经过合适的处理可能满足各种不同的性能要求.

高分子化学中现也借用合金一词，它指在 一定条件下把聚合物或共聚物与另一种聚合物或弹性物掺合而成的复合材料，如苯乙烯-丙稀腈共聚物树脂与丁二烯-丙稀腈橡胶掺合.

制作合成
常将两种或两种以上的金属元素或以金属为基添加其他非金属元素通过合金化工艺（熔炼、机械合金化、烧结、气相沉积等等）而形成的具有金属特性的金属材料叫做合金。但合金可能只含有一种金属元素，如钢。（钢，是对含碳量质量百分比介于0.02%至2.00%之间的铁合金的统称）

这里我们需要注意，合金不是一般概念上的混合物，甚至可以是纯净物，如单一相的金属互化物合金，所添加合金元素可以形成固溶体、化合物，并产生吸热或放热反应，从而改变金属基体的性质。

合金的生成常会改善元素单质的性质，例如，钢的强度大于其主要组成元素铁。合金的物理性质，例如密度、反应性、杨氏模量、导电性和导热性可能与合金的组成元素尚有类似之处，但是合金的抗拉强度和抗剪强度却通常与组成元素的性质有很大不同。这是由于合金与单质中的原子排列有很大差异。

少量的某种元素可能会对合金的性质造成很大的影响。例如，铁磁性合金中的杂质会使合金的性质发生变化。

不同于纯净金属的是，多数合金没有固定的熔点，温度处在熔化温度范围间时，混合物为固液并存状态。因此可以说，合金的熔点比组分金属低。参见低共熔混合物。常见的合金中，黄铜是由铜和锌的合金；青铜是锡和铜的合金，用于雕象、装饰品和教堂钟。一些国家的货币都会使用合金（如镍合金）。

2. 合金的密度是多少

合金的密度是4.14×103kg/m3。

合金的生成常会改善元素单质的性质，例如，钢的强度大于其主要组成元素铁。合金的物理性质，例如密度、反应性、杨氏模量、导电性和导热性可能与合金的组成元素尚有类似之处，但是合金的抗拉强度和抗剪强度却通常与组成元素的性质有很大不同。

这是由于合金与单质中的原子排列有很大差异。少量的某种元素可能会对合金的性质造成很大的影响。例如铁磁性合金中的杂质会使合金的性质发生变化。不同于纯净金属的是，多数合金没有固定的熔点，温度处在熔化温度范围间时，混合物为固液并存状态。

合金化学物质

合金是宏观均匀，含有金属元素的多元化学物质，一般具有金属特性。任何元素均可采用作合金元素，但大量加入的仍是金属。组成合金的最基本的、独立的物质称组元，由两个组元组成的合金称为二元合金，由三个组元组成的合金称为三元合金。

固态下合金可能呈单相亦可能呈复相的混合物；可能呈晶态、亦可能呈现准晶状态或非晶状态，晶态合金中依其组成元素的原子半径、负电性以及电子浓度等等差异情况不同，可能出现的相有保持与基底纯元素相同结构的固溶体中间相。

3. ASTM A182 Gr F51字母代表什么意思

ASTM A182属于美标：高温用锻制或轧制合金钢法兰、锻制管件、阀门和部件的标准

ASTM A182Gr F51字母代表：Grade F51双相不锈钢，化学成分如下图：

4. 铝合金里的金属元素是怎么算的

一、铝合金定义
以铝为基的合金总称。主要合金元素有铜、硅、镁、锌、锰，次要合金元素有镍、铁、钛、铬、锂等。即Si,Fe ,Cu,Mn,Mg,Cr,Ni,Zn,还有Ti,Zr,这是里面常用的合金元素，一般都是执行国标GB-T3190--2008.具体每种材料的合金成分都不一样。按照系列为1,2,3,4，5,6,7，这几个系列，每个系列的又有很大的差别，同一系列基本差不多的。

1)铝硅系合金，也叫“硅铝明”或“矽铝明”。有良好铸造性能和耐磨性能，热胀系数小，在铸造铝合金中品种最多，用量最大的合金，含硅量在10％～25％。有时添加0.2％～0.6％镁的硅铝合金，广泛用于结构件，如壳体、缸体、箱体和框架等。有时添加适量的铜和镁，能提高合金的力学性能和耐热性。此类合金广泛用于制造活塞等部件。
(2)铝铜合金，含铜4.5％～5.3％合金强化效果最佳，适当加入锰和钛能显著提高室温、高温强度和铸造性能。主要用于制作承受大的动、静载荷和形状不复杂的砂型铸件。
(3)铝镁合金，密度最小(2.55g/cm3)，强度最高(355MPa左右)的铸造铝合金，含镁12％，强化效果最佳。合金在大气和海水中的抗腐蚀性能好，室温下有良好的综合力学性能和可切削性，可用于作雷达底座、飞机的发动机机匣、螺旋桨、起落架等零件，也可作装饰材料。
(4)铝锌系合金，为改善性能常加入硅、镁元素，常称为“锌硅铝明”。在铸造条件下，该合金有淬火作用，即“自行淬火”。不经热处理就可使用，以变质热处理后，铸件有较高的强度。经稳定化处理后，尺寸稳定，常用于制作模型、型板及设备支架等。
二、铝合金特点及分类
铝合金密度低，但比强度高，接近或超过优质钢，塑性好，可加工成各种型材，具有优良的导电性、导热性和抗蚀性，工业上广泛使用，使用量仅次于钢。

铝合金分两大类：铸造铝合金，在铸态下使用；变形铝合金，能承受压力加工，力学性能高于铸态。可加工成各种形态、规格的铝合金材。主要用于制造航空器材、日常生活用品、建筑用门窗等。
铝合金按加工方法可以分为变形铝合金和铸造铝合金。变形铝合金又分为不可热处理强化型铝合金和可热处理强化型铝合金。不可热处理强化型不能通过热处理来提高机械性能，只能通过冷加工变形来实现强化，它主要包括高纯铝、工业高纯铝、工业纯铝以及防锈铝等。可热处理强化型铝合金可以通过淬火和时效等热处理手段来提高机械性能，它可分为硬铝、锻铝、超硬铝和特殊铝合金等。
铝合金可以采用热处理获得良好的机械性能，物理性能和抗腐蚀性能。
铸造铝合金按化学成分可分为铝硅合金，铝铜合金，铝镁合金和铝锌合金。
三、各种常用铝合金区分
1、【纯铝产品】

纯铝分冶炼品和压力加工品两类，前者以化学成份Al表示，后者用汉语拼音LG（铝、工业用的）表示。2、【压力加工铝合金】
铝合金压力加工产品分为防锈（LF）、硬质（LY）、锻造（LD）、超硬（LC）、包覆（LB）、特殊（LT）及钎焊（LQ）等七类。常用铝合金材料的状态为退火（M焖火）、硬化（Y）、热轧（R）等三种。
3、【铝材】
铝和铝合金经加工成一定形状的材料统称铝材，包括板材、带材、箔材、管材、棒材、线材、型材等。

4、【铸造铝合金】
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铸造铝合金（ZL）按成分中铝以外的主要元素硅、铜、镁、锌分为四类，代号编码分别为100、200、300、400。
5、【高强度铝合金】
高强度铝合金指其抗拉强度大于480兆帕的铝合金，主要是压力加工铝合金中硬铝合金类、超硬铝合金类和铸造合金类。
6、【不同牌号铝合金的典型用途】
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合 金 典 型 用 途
1050 食品、化学和酿造工业用挤压盘管，各种软管，烟花粉
1060 要求抗蚀性与成形性均高的场合，但对强度要求不高，化工设备是其典型用途
1100 用于加工需要有良好的成形性和高的抗蚀性但不要求有高强度的零件部件，例如化工产品、食品工业装置与贮存容器、薄板加工件、深拉或旋压凹形器皿、焊接零部件、热交换器、印刷板、铭牌、反光器具
1145 包装及绝热铝箔，热交换器
1199 电解电容器箔，光学反光沉积膜
1350 电线、导电绞线、汇流排、变压器带材
2011 螺钉及要求有良好切削性能的机械加工产品
2014 应用于要求高强度与硬度（包括高温）的场合。飞机重型、锻件、厚板和挤压材料，车轮与结构元件，多级火箭第一级燃料槽与航天器零件，卡车构架与悬挂系统零件
2017 是第一个获得工业应用的2XXX系合金，目前的应用范围较窄，主要为铆钉、通用机械零件、结构与运输工具结构件，螺旋桨与配件
2024 飞机结构、铆钉、导弹构件、卡车轮毂、螺旋桨元件及其他种种结构件
2036 汽车车身钣金件
2048 航空航天器结构件与兵器结构零件
2124 航空航天器结构件
2218 飞机发动机和柴油发动机活塞，飞机发动机汽缸头，喷气发动机叶轮和压缩机环
2219 航天火箭焊接氧化剂槽，超音速飞机蒙皮与结构零件，工作温度为-270~300摄氏度。焊接性好，断裂韧性高，T8状态有很高的抗应力腐蚀开裂能力
2319 焊拉2219合金的焊条和填充焊料
2618 模锻件与自由锻件。活塞和航空发动机零件
2A01 工作温度小于等于100摄氏度的结构铆钉
2A02 工作温度200~300摄氏度的涡轮喷气发动机的轴向压气机叶片
2A06 工作温度150~250摄氏度的飞机结构及工作温度125~250摄氏度的航空器结构铆钉
2A10 强度比2A01合金的高，用于制造工作温度小于等于100摄氏度的航空器结构铆钉
2A11 飞机的中等强度的结构件、螺旋桨叶片、交通运输工具与建筑结构件。航空器的中等强度的螺栓与铆钉
2A12 航空器蒙皮、隔框、翼肋、翼梁、铆钉等，建筑与交通运输工具结构件
2A14 形状复杂的自由锻件与模锻件
2A16 工作温度250~300摄氏度的航天航空器零件，在室温及高温下工作的焊接容器与气密座舱
2A17 工作温度225~250摄氏底的航空器零件
2A50 形状复杂的中等强度零件
2A60 航空器发动机压气机轮、导风轮、风扇、叶轮等
2A70 飞机蒙皮，航空器发动机活塞、导风轮、轮盘等
2A80 航空发动机压气机叶片、叶轮、活塞、涨圈及其他工作温度高的零件
2A90 航空发动机活塞
3003 用于加工需要有良好的成形性能、高的抗蚀性可焊性好的零件部件，或既要求有这些性能又需要有比1XXX系合金强度高的工作，如厨具、食物和化工产品处理与贮存装置，运输液体产品的槽、罐，以薄板加工的各种压力容器与管道
3004 全铝易拉罐罐身，要求有比3003合金更高强度的零部件，化工产品生产与贮存装置，薄板加工件，建筑加工件，建筑工具，各种灯具零部件
3105 房间隔断、档板、活动房板、檐槽和落水管，薄板成形加工件，瓶盖、瓶塞等
3A21 飞机油箱、油路导管、铆钉线材等；建筑材料与食品等工业装备等
5005 与3003合金相似，具有中等强度与良好的抗蚀性。用作导体、炊具、仪表板、壳与建筑装饰件。阳极氧化膜比3003合金上的氧化膜更加明亮，并与6063合金的色调协调一致
5050 薄板可作为致冷机与冰箱的内衬板，汽车气管、油管与农业灌溉管；也可加工厚板、管材、棒材、异形材和线材等
5052 此合金有良好的成形加工性能、抗蚀性、可烛性、疲劳强度与中等的静态强度，用于制造飞机油箱、油管，以及交通车辆、船舶的钣金件，仪表、街灯支架与铆钉、五金制品等
5056 镁合金与电缆护套铆钉、拉链、钉子等；包铝的线材广泛用于加工农业捕虫器罩，以及需要有高抗蚀性的其他场合
5083 用于需要有高的抗蚀性、良好的可焊性和中等强度的场合，诸如舰艇、汽车和飞机板焊接件；需严格防火的压力容器、致冷装置、电视塔、钻探设备、交通运输设备、导弹元件、装甲等
5086 用于需要有高的抗蚀性、良好的可焊性和中等强度的场合，例如舰艇、汽车、飞机、低温设备、电视塔、钻井装置、运输设备、导弹零部件与甲板等
5154 焊接结构、贮槽、压力容器、船舶结构与海上设施、运输槽罐
5182 薄板用于加工易拉罐盖，汽车车身板、操纵盘、加强件、托架等零部件
5252 用于制造有较高强度的装饰件，如汽车等的装饰性零部件。在阳极氧化后具有光亮透明的氧化膜
5254 过氧化氢及其他化工产品容器
5356 焊接镁含量大于3%的铝-镁合金焊条及焊丝
5454 焊接结构，压力容器，海洋设施管道
5456 装甲板、高强度焊接结构、贮槽、压力容器、船舶材料
5457 经抛光与阳极氧化处理的汽车及其他装备的装饰件
5652 过氧化氢及其他化工产品贮存容器
5657 经抛光与阳极氧化处理的汽车及其他装备的装饰件，但在任何情况下必须确保材料具有细的晶粒组织
5A02 飞机油箱与导管，焊丝，铆钉，船舶结构件
5A03 中等强度焊接结构，冷冲压零件，焊接容器，焊丝，可用来代替5A02合金
5A05 焊接结构件，飞机蒙皮骨架
5A06 焊接结构，冷模锻零件，焊拉容器受力零件，飞机蒙皮骨部件
5A12 焊接结构件，防弹甲板
6005 挤压型材与管材，用于要求强高大于6063合金的结构件，如梯子、电视天线等
6009 汽车车身板
6010 薄板：汽车车身
6061 要求有一定强度、可焊性与抗蚀性高的各种工业结构性，如制造卡车、塔式建筑、船舶、电车、家具、机械零件、精密加工等用的管、棒、形材、板材
6063 建筑型材，灌溉管材以及供车辆、台架、家具、栏栅等用的挤压材料
6066 锻件及焊接结构挤压材料
6070 重载焊接结构与汽车工业用的挤压材料与管材
6101 公共汽车用高强度棒材、电导体与散热器材等
6151 用于模锻曲轴零件、机器零件与生产轧制环，供既要求有良好的可锻性能、高的强度，又要有良好抗蚀性之用
6201 高强度导电棒材与线材
6205 厚板、踏板与耐高冲击的挤压件
6262 要求抗蚀性优于2011和2017合金的有螺纹的高应力零件
6351 车辆的挤压结构件，水、石油等的输送管道
6463 建筑与各种器具型材，以及经阳极氧化处理后有明亮表面的汽车装饰件
6A02 飞机发动机零件，形状复杂的锻件与模锻件
7005 挤压材料，用于制造既要有高的强度又要有高的断裂韧性的焊接结构，如交通运输车辆的桁架、杆件、容器；大型热交换器，以及焊接后不能进行固熔处理的部件；还可用于制造体育器材如网球拍与垒球棒
7039 冷冻容器、低温器械与贮存箱，消防压力器材，军用器材、装甲板、导弹装置
7049 用于锻造静态强度与7079-T6合金的相同而又要求有高的抗应力腐蚀开裂勇力的零件，如飞机与导弹零件——起落架液压缸和挤压件。零件的疲劳性能大致与7075-T6合金的相等，而韧性稍高
7050 飞机结构件用中厚板、挤压件、自由锻件与模锻件。制造这类零件对合金的要求是：抗剥落腐蚀、应力腐蚀开裂能力、断裂韧性与抗疲劳性能都高
7072 空调器铝箔与特薄带材；2219、3003、3004、5050、5052、5154、6061、7075、7475、7178合金板材与管材的包覆层
7075 用于制造飞机结构及期货 他要求强度高、抗腐蚀性能强的高应力结构件、模具制造
7175 用于锻造航空器用的高强度结构性。T736材料有良好的综合性能，即强度、抗剥落腐蚀与抗应力腐蚀开裂性能、断裂韧性、疲劳强度都高
7178 供制造航空航天器的要求抗压屈服强度高的零部件
7475 机身用的包铝的与未包铝的板材，机翼骨架、桁条等。其他既要有高的强度又要有高的断裂韧性的零部件
7A04 飞机蒙皮、螺钉、以及受力构件如大梁桁条、隔框、翼肋、起落架等
7、【变形铝及铝合金状态、代号】

1.范围
本标准规定了变形铝合金的状态代号。
本标准适用于铝及铝加工产品。
2.基本原则
2.1基础状态代号用一个英文大写字母表示。
2.2细分状态代号采用基础状态代号后跟一位或多位阿拉伯数字表示。
2.3基本状态代号
基本状态分为5种
代号 名称 说明与应用
F 自由加工状态 适用于在成型过程中，对于加工硬化和热处理条件特殊要求的产品，该状态产品的力学性能不作规定。
O 退火状态 适用于经完全退火获得最低强度的加工产品。
H 加工硬化状态 适用于通过加工硬化提高强度的产品，产品在加工硬化后可经过（也可不经过）使强度有所降低的附加热处理。
W 固熔热处理状态 处理状态 一种不稳定状态，仅适用于经固溶热处理后，室温下自然时效的合金，该状态代号仅表示产品处于自然时效阶段。
T 热处理状态(不同于F、O、H状态) 适用于热处理后，经过（或不经过）加工硬化达到稳定的产品。T代号后面必须跟有一位或多位阿拉伯数字。

5. 无铅焊锡的温度多少

无铅焊接装配的基本工艺包括：a. 无铅PCB制造工艺；b. 在焊锡膏中应用的96.5Sn/3.5Ag和95.5Sn/4.0Ag/0.5Cu共晶和近似共晶合金系统；c. 用于波峰焊应用的99.3Sn/0.7Cu共晶合金系统；d. 用于手工焊接的99.3Sn/0.7Cu合金系统。尽管这些都是可行工艺，但具体实施起来还存在几个大问题，如原料成本仍然高于标准Sn/Pb工艺、对湿润度的限制有所增加、要求在波峰焊工艺中保持惰性空气状态(要有足量氮气)以及可能将回流焊温度升到极限温度范围(235～245℃之间)而提高了对各种元件的热性要求等等。 就无铅替代物而言，现在并没有一套获得普遍认可的规范，经过与该领域众多专业人士的多次讨论，我们得出下面一些技术和应用要求： 金属价格 许多装配厂商都要求无铅合金的价格不能高于63Sn/37Pb，但不幸的是现有的所有无铅替代物成本都比63Sn/37Pb高出至少35%以上。在选择无铅焊条和焊锡丝时，金属成本是其中最重要的因素；而在制作焊锡膏时，由于技术成本在总体制造成本中所占比例相对较高，所以对金属的价格还不那么敏感。 熔点 大多数装配厂家(不是所有)都要求固相温度最小为150℃，以便满足电子设备的工作温度要求,最高液相温度则视具体应用而定。 波峰焊用焊条：为了成功实施波峰焊，液相温度应低于炉温260℃。 手工/机器焊接用焊锡丝：液相温度应低于烙铁头工作温度345℃。 焊锡膏：液相温度应低于回流焊温度250℃。对现有许多回流焊炉而言，该温度是实用温度的极限值。许多工程师要求最高回流焊温度应低于225～230℃，然而现在没有一种可行的方案来满足这种要求。人们普遍认为合金回流焊温度越接近220℃效果越好，能避免出现较高回流焊温度是最理想不过的，因为这样能使元件的受损程度降到最低，最大限度减小对特殊元件的要求，同时还能将电路板变色和发生翘曲的程度降到最低，并避免焊盘和导线过度氧化。 导电性好 这是电子连接的基本要求。 导热性好 为了能散发热能，合金必须具备快速传热能力。 较小固液共存温度范围 非共晶合金会在介于液相温度和固相温度之间的某一温度范围内凝固，大多数冶金专家建议将此温度范围控制在10℃以内，以便形成良好的焊点，减少缺陷。如果合金凝固温度范围较宽，则有可能会发生焊点开裂，使设备过早损坏。 低毒性 合金及其成分必须无毒，所以此项要求将镉、铊和汞排除在考虑范围之外；有些人也要求不能采用有毒物质所提炼的副产品，因而又将铋排除在外，因为铋主要来源于铅提炼的副产品。 具有良好的可焊性 在现有设备和免清洗型助焊剂条件下该合金应具备充分的润湿度，能够与常规免清洗焊剂一起使用。由于对波峰进行惰性处理的成本不太高，因此可以接受波峰焊加惰性环境的使用条件要求；但就SMT回流焊而言，合金最好要具备在空气下进行回流焊的能力，因为对回流焊炉进行惰性处理成本较高。 良好的物理特性(强度、拉伸度、疲劳度等) 合金必须能够提供63Sn/37Pb所能达到的机械强度和可靠性，而且不会在通孔器件上出现突起的角焊缝(特别是对固液共存温度范围较大的合金)。 生产可重复性/熔点一致性 电子装配工艺是一种大批量制造工艺，要求其重复性和一致性都保持较高的水平，如果某些合金的成分不能在大批量条件下重复制造，或者其熔点在批量生产时由于成分变化而发生较大变化，便不能给予考虑。3种以上成分构成的合金往往会发生分离或成分变化，使得熔点不能保持稳定，合金的复杂程度越高，其发生变化的可能性就越大。 焊点外观 焊点的外观应与锡/铅焊料接近，虽然这并非技术性要求，但却是接受和实施替代方案的实际需要。 供货能力 当试图为业界找出某种解决方案时，一定要考虑材料是否有充足的供货能力。从技术的角度而言，铟是一种相当特别的材料，但是如果考虑全球范围内铟的供货能力，人们很快就会将它彻底排除在考虑范围之外。 另外业界可能更青睐标准合金系统而不愿选专用系统，标准合金的获取渠道比较宽，这样价格会比较有竞争性，而专用合金的供应渠道则可能受到限制，因此材料价格会大幅提高。 与铅的兼容性 由于短期之内不会立刻全面转型为无铅系统，所以铅可能仍会用在某些元件的端子或印刷电路板焊盘上。有些含铅合金熔点非常低，会降低连接的强度，如某种铋/锡/铅合金的熔点只有96℃，使得焊接强度大为降低。 金属及合金选择 在各种候选无铅合金中，锡(Sn)都被用作基底金属，因为它成本很低，货源充足，并具备理想的物理特性，如导电/导热性和润湿性，同时它也是63Sn/37Pb合金的基底金属。通常与锡配合使用的其它金属包括银(Ag)、铟(In)、锌(Zn)、锑(Sb)、铜(Cu)以及铋(Bi)。 之所以选择这些材料是因为它们与锡组成合金时一般会降低熔点，得到理想的机械、电气和热性能。表1列出了各种金属的成本、密度、年生产能力和供货方面的情况，另外在考察材料的供货能力时，将用量因素加在一起作综合考虑得出的结果会更加清晰，例如现在电子业界每年63Sn/37Pb的消耗量在4.5万吨左右，其中北美地区用量约为1.6万吨，此时只要北美有3%的装配工厂采用含铟20%的锡/铟无铅合金，其铟消耗量就将超过该金属的全球生产能力。 近5年来业界推出了一系列合金成分建议，幷且对这些无铅替代方案进行了评估。备选方案总数超过75个，但是主要方案则可以归纳为不到15个。面对所有候选合金，我们采用一些技术规范将选择缩到一个较小的范围内便于进行挑选。 铟 铟可能是降低锡合金熔点的最有效成分，同时它还具有非常良好的物理和润湿性质，但是铟非常稀有，因此大规模应用太过昂贵。基于这些原因，含铟合金将被排除在进一步考虑范围之外。虽然铟合金可能在某些特定场合是一个比较好的选择，但就整个业界范围而言则不太合适，另外差分扫描热量测定也显示77.2Sn/20In/2.8Ag合金的熔点很低，只有114℃，所以也不太适合某些应用。 锌 锌非常便宜，几乎与铅的价格相同，并且随时可以得到，同时它在降低锡合金的熔点方面也具有非常高的效率。就锌而言，其主要缺点在于它会与氧气迅速发生反应，形成稳定的氧化物，在波峰焊过程中，这种反应的结果是产生大量锡渣，而更严重的是所形成的稳定氧化物将导致润湿性变得非常差。也许通过惰性化或特种焊剂配方可以克服这些技术障碍，但现在人们要求在更大的工艺范围内对含锌方案进行论证，因此锌合金在今后考虑过程中也会被排除在外。 铋 铋在降低锡合金固相温度方面作用比较明显，但对液相温度却没有这样的效果，因此可能会造成较大的固液共存温度范围，而凝固温度范围太大将导致焊脚提升。铋具有非常好的润湿性质和较好的物理性质，但铋的主要问题是锡/铋合金遇到铅以后其形成的合金熔点会比较低，而在元件引脚或印刷电路板的焊盘上都会有铅存在，锡/铅/铋的熔点只有96℃，很容易造成焊点断裂。另外铋的供货能力可能会因铅产量受到限制而下降，因为现在铋主要还是从铅的副产品中提炼出来，如果限制使用铅，则铋的产量将会大大减少。尽管我们也能通过直接开采获取铋，但这样成本会比较高。基于这些原因，铋合金也被排除在外。 四种和五种成分合金 由四种或五种金属构成的合金为我们提供了一系列合金成分组合形式，各种可能性不胜枚举。与双金属合金系统相比，大多数四或五金属合金可以大幅降低固相温度，但对降低液相温度却可能无所作为，因为大部分四或五金属合金都不是共晶材料，这意味着在不同的温度下会形成不同的金相形式，其结果就是回流焊温度不可能比简单双金属系统所需的低。 另外一个问题是合金成分时常会发生变动，因此熔点也会变，这在四或五金属合金中会经常遇到。由三种金属组成的合金很难在焊锡膏内的锡粉中实现“同批”和“逐批”一致，在四种和五种金属组成的合金中实现同样的一致性其复杂和困难程度更大。 所以多元合金将被排除在进一步考虑范围之外，除非某种多元合金成分具有比二元系统更好的特性。但就目前来看，业界还没有找到哪种四或五金属合金比二元或三元替代方案更好(无论在成本上还是性能上)。 表2列出一些主要无铅替代方案，以及最终选用或不选用的原因，表中包括了单位重量价格、单位体积价格(对焊锡膏而言单位体积价格更具成本意义)以及熔点等信息，这些合金按照其液相温度递增顺序排列。现根据每种焊接应用的特殊要求分别选出合适的合金。 先考虑焊条(波峰焊)和焊线(手工和机器焊接)。 对波峰焊用焊条的要求包括：a. 能在最高260℃锡炉温度下进行连续焊接；b. 焊接缺陷(漏焊、桥接等)少；c. 成本尽可能低；d. 不会产生过多焊渣。 结果所有选中的合金都符合波峰焊要求，但99.3Sn/0.7Cu和95Sn/5Sb合金与其它替代方案相比能够节省更多成本。比较而言，99.3Sn/0.7Cu的液相温度比Sn/Sb合金低13℃，因此99.3Sn/0.7Cu成为波峰焊最佳候选方案。 手工焊用锡线的要求与上面焊条应用非常相似，成本考虑仍然居于优先地位，同时也要求能够提供较好的润湿和焊接能力。焊线用合金必须能够很容易地拉成丝线，而且能用345～370℃的烙铁头进行焊接，99.3Sn/0.7Cu合金可以满足这些要求。 与焊条和焊线相比，焊锡膏较少考虑合金成本，因为金属成本在使用焊锡膏的制造流程总成本中所占比重较少，选择焊锡膏合金的主要要求是尽量降低回流焊温度。考察表中所列合金，可以发现液相温度最低的是95.5Sn/4.0Ag/0.5Cu(熔点217～218℃)和96.5Sn/3.5Ag(熔点221℃)。 这两种合金都是较为合适的选择并各具特点，相比之下Sn/Ag/Cu合金的液相温度更低(虽然只有4℃)，而Sn/Ag合金则表现出更强的一致性和可重复制造性，并已在电子业界应用多年，一直保持很好的可靠性。有些主要跨国公司已经选择共晶Sn/Ag合金进行评估作为无铅替代方案，大多数大型跨国公司也开始对Sn/Ag/Cu合金作初步高级测试。 实测评估结果 波峰焊评测 将99.3Sn/0.7Cu合金装入标准Electrovert Econopak Plus波峰焊机进行测试，这种波峰焊机配备有USI超声波助焊剂喷涂系统、Vectaheat对流式预热和“A”波CoN2tour惰性系统。测试在两种无铅印刷电路板上进行：带OSP涂层的裸铜板和采用浸银抛光的裸铜板(Alpha标准)，两种电路板都采用固态含量2%且不含VOC的免清洗助焊剂(NR300A2)。另外作为对照，将同样的电路板在相同设备上采用相同条件进行焊接，只是焊料用传统63Sn/37Pb合金。 通过实验可得出以下结论： 如果采用99.3Sn/0.7Cu合金，则有必要对波峰焊机进行惰性处理以确保得到适当的润湿度，但不需要对波峰焊机或风道进行完全惰性处理，用CoN2tour公司的边界惰性焊接系统即已足够。 使用99.3Sn/0.7Cu焊接的电路板外观与用63Sn/37Pb合金焊接的电路板没有区别，焊点的光亮程度、焊点成型、焊盘润湿和通孔上端上锡情况也基本一样。 与Sn/Pb合金相比，Sn/Cu合金的桥接现象较少，但由于测试的条件有限，因此对这一点还需要作更进一步的研究。 99.3Sn/0.7Cu合金在260℃温度条件下焊接非常成功，在245℃条件下也没有问题。 采用Sn/Cu合金的几个星期内铜的含量没有发生变化，之所以关注这一问题，是因为铜在锡中的溶解度很低，而且与温度有很大关系。在大批量生产中，电路板的铜吸收情况与用Sn/Pb合金时相同。 印制和回流焊评测 针对Sn/Ag和Sn/Ag/Cu合金开发了一种新的助焊剂，以便在更高回流焊温度下得到较好的润湿效果，因为回流焊温度较高时(比常规回流焊温度高20℃)要求助焊剂中的活性剂应具备更高的热稳定性。另外如果在空气中工作，回流焊温度较高还可能使普通免清洗助焊剂变色，所以这种助焊剂对高温要有很强的承受能力。在95.5Sn/4.0Ag/0.5Cu合金中使用UP系列焊锡膏时，即使空气温度达到240℃，它也不会变为棕色或琥珀色。 UP系列焊锡膏在印刷测试中表现非常好，测试时采用的是MPM UP2000印刷机，印刷条件包括6mil厚激光切割网板、印刷速度25mm/秒、网板开口间距16～50mil以及接触式印刷，焊膏印出的轮廓非常清晰且表现出良好的脱模性能。另外这种焊锡膏在中止印刷后(停放超过一小时)再开始使用时无需进行搅拌，其网板使用寿命在8小时以上，粘性也可保持8小时。 回流焊采用Electrovert Omniflo七温区回焊炉，在空气环境下进行焊接。回焊曲线如图1，从图中可看出温度在200秒时间里以近似线性的速率上升到240℃，温度高于熔点(221℃)的时间为45秒。 得出结论如下： UP系列焊锡膏95.5Sn/4.0Ag/0.5Cu 88-3-M13表现出良好的印刷性。 无铅焊锡膏能提供良好的粘力且能保持足够的时间。 对测试板而言，95.5Sn/4.0Ag/0.5Cu合金所需的240℃最高温度是可以接受的。 回流焊无需氮气也能取得很好效果。 焊点光亮度好，与标准Sn/Pb合金相同。 助焊剂残留物外观(颜色及透明度)比采用Sn/Pb合金及普通助焊剂在标准热风回流焊(峰值温度220℃，高于183℃的时间为45秒)后的情形好得多。 润湿和扩散特性与Sn/Pb标准合金相同。 当使用没有阻焊膜的裸FR-4板子时，过高的回流焊温度会使线路板出现严重变色(变深)，浅绿色阻焊膜会使变色看起来较轻，中/深绿色阻焊膜则使变色基本上看不出来。 有些元件经高温回流焊后会出现变色和氧化迹象，将这种无铅焊料用于两面都有表面安装器件的电路板上时，建议在回流焊后再安装需作波峰焊接的底面SMD器件，以免过度受热影响可焊性。 用UP系列96.5Sn/3.5Ag合金进行的测试所获结果相似，只是回流温度提高了3～5℃。 其它特性 选择一种简单普通二元合金的最大好处在于它已经完成了大量测试且已被广泛接受，如96.5Sn/3.5Ag合金已在某些电子领域应用了很长的时间。95.5Sn/4.0Ag/0.5Cu现正接受同样严格的测试，并在一些地方显示出非常相似的性能和优点。 福特汽车公司对使用Sn/Ag合金的测试板和实际电子组件进行了热循环试验(-40℃～140℃)，已完成全面热疲劳测试研究，另外他们还将无铅组件用于整车中，测试结果显示Sn/Ag合金的可靠性与Sn/Pb合金相差无几甚至更好。摩托罗拉公司也已经完成了Sn/Ag和Sn/Pb合金的热循环和振动研究，测试表明Sn/Ag合金完全合格，其它OEM厂商在各自的Sn/Ag和Sn/Ag/Cu合金研究中也得到了类似的结论。 根据研究结果，Sn/Ag和Sn/Pb在导电性、表面张力、导热性和热膨胀系数等各方面所取得结果大致相当(见表3)。 本文结论 通过上述讨论，我们可以得到一个实际可行的标准无铅焊接工艺，其基本内容包括： 对焊锡膏应用而言，可将95.5Sn/4.0Ag/0.5Cu或96.5Sn/3.5Ag合金与UP系列助焊剂配合使用。 对波峰焊应用而言，焊锡条可使用99.3Sn/0.7Cu合金。 对手工/机器焊接而言，焊锡线可使用99.3Sn/0.7Cu合金。 虽然上述方案还未能达到研究无铅替代方案工程师们所确定的每项目标，但基本上能令人满意，该方案最大限制在于96.5Sn/3.5Ag合金所要求的回流焊温度比Sn/Pb合金的要高20～30℃，因此回流焊对元件的要求也有所提高。元器件供应商应与电子装配厂密切合作以解决高温回流焊带来的种种问题。 随着新技术的发展，将来还会有更多更好的替代方案推出，这里讨论的系统最大价值在于其它复杂系统可以根据它提供的标准进行参照比较。在考察更加复杂的系统之前，应多问下面一些可以定量回答的问题： 焊锡膏 1. 新的合金系统是否能将回流焊温度降至与Sn/Ag合金差不多的程度(Sn/Ag合金最低回流焊温度为240℃，而95.5Sn/4.0Ag/0.5Cu合金的最低回流焊温度则为235℃)？ 2. 与Sn/Ag或Sn/Ag/Cu合金相比，金属和焊锡膏的成本如何？ 3. 合金中各材料有没有技术参数限制？各材料在技术参数范围内变化时其固相和液相温度的变化情况如何？ 焊条 1. 合金的成本如何？与Sn/Cu合金比较哪一个更贵？ 2. 合金是否具有Sn/Cu合金所没有的优点？

6. “合金”的定义是什么

合金，就是两种或两种以上化学物质（至少有一组分为金属）混合而成具有金属特性的物质，一般由各组分熔合成均匀的液体，再经冷凝而得。
合金至少是以下三种中的一种：元素形成的单一相固态溶液，许多金属相形成的混合物，金属形成的金属互化物。固态溶液的合金其微结构有单一相，部分为溶液的合金则是有二相或二相以上，其分布可能是匀相，也可能不是匀相，依材料冷却过程的温度变化而定。金属互化物一般会有一种合金或纯金属包在另一种纯金属内。
合金被广泛应用。在某些情况下，金属组合可以降低材料的总成本，同时保留重要的性能。在其他情况下，金属的组合赋予组成金属元素协同性能，例如耐腐蚀性或机械强度。合金的例子有钢、焊料、黄铜、白镴、硬铝、青铜和汞合金。
在实际应用中，合金成分通常以质量百分比来衡量，在基础科学研究中，通常以原子分数来衡量。根据形成合金的原子排列，合金通常分为替代合金或间隙合金。
成分
金属+其他金属或非金属
优点
硬度大、耐热性好、抗腐蚀
方法
熔炼、烧结等
介绍

液态青铜，在铸造过程中被浇注到模具中。

一盏黄铜灯
合金是化学元素的混合物，它形成不纯的物质（混合物），保留了金属的特性。合金与不纯金属的区别在于，它含有合金、主要金属或基底金属，这种金属的名称也可以是合金的名称。其他成分可以是金属，也可以非金属，但是当与熔融基底混合时，它们将是可溶的并会溶解在混合物中。合金的机械性能通常与其单一成分的机械性能有很大不同。通常非常软（可延展）的金属，如铝，可以通过与另一种软金属如铜合金化来改变。虽然这两种金属都非常柔软和有延展性，但最终的铝合金将具有更大的强度。在铁中加入少量非金属碳，以其巨大的延展性换取一种叫做钢的合金的更大强度。由于钢的强度非常高，但仍具有相当大的韧性，并且能够通过热处理而发生很大的变化，因此钢是现代应用中最有用和最常见的合金之一。通过在钢中添加