易熔合金,是指熔点低于232℃(Sn的熔点)的低熔点合金;通常由Bi、Sn、Pb、In等低熔点金属元素组成。易熔合金常被广泛地用做焊料,以及电器、蒸汽、消防、火灾报警等装置中的保险丝、熔断器等热敏组件,是一类颇具发展潜力的新型材料。但目前对易熔合金的基础理论、成型工艺等方面,尚缺乏系统的研究。本文利用现有的合金相图及正交设计方法,从控温易熔元件的特点及符合环保的要求出发,对Bi-Pb-Sn-Cd四元和Bi-Sn-In三元易熔合金的成分进行了优化设计,进而利用示差扫描量热分析仪(DSC)、显微硬度计、X射线衍射仪(XRD)、扫描电镜(SEM)等对易熔合金的组织、结构、熔化特性、硬度、剪切强度、抗拉强度等进行了研究。实验结果表明,Bi-Pb-Sn-Cd易熔合金主要由Bi、Pb7Bi3、Sn和Cd相组成;Bi-Sn-In易熔合金由Bi、Sn、BiIn、γ、β、Bi3In5、BiIn2和InBi相等组成。对Bi-Pb-Sn-Cd四元易熔合金,合金的液相线和熔程随Cd含量的增加而逐渐降低;Cd元素对合金熔程、剪切强度、抗拉强度的影响最大;Sn元素的影响次之;Pb元素的影响最小。对Bi-Sn-In三元易熔合金,合金的熔化区间较小,流动性好。钎焊接头的抗拉强度随In含量的增加呈线性下降;随Sn含量的增加而上升。通过成分的优化设计,研制出成分为50Bi-24Sn-20Pb-6Cd的低铅低镉型易熔合金,及无铅无镉的42.6Bi-40.4Sn-17.0In合金;两类合金的熔点、熔程、硬度、抗拉强度与现行Bi-Pb-Sn-Cd四元共晶易熔合金的性能接近,符合74℃中温消防用易熔元件的要求。