焊点的可靠性和使用寿命主要取决于焊接过程中焊料与基材界面反应时焊接区域内微观组织。焊料与基材界面反应过程中焊点的微观组织演化是体系中热力学因素和动力学因素综合作用的结果。因此，建立合理、自洽、准确的焊料与基材体系的热力学数据库和动力学数据库，研究焊料与基材在焊接和服役过程中界面和焊接区域的显微组织演化，对于预测与控制焊点的可靠性和使用寿命具有重要的理论意义和实际应用价值。本文结合国家自然科学基金项目(No：50371104)：锡基无铅焊料与基材问界面反应的热力学和动力学研究，通过实验测定和相图计算方法(CALPHAD)对Sn基无铅焊料合金与基材体系的相平衡关系、界面反应和扩散动力学进行了以下研究： (1)为了构建相互兼容自洽的多组元体系热力学数据库，通过CALPHAD方法，采用最新统一的晶格稳定性参数分别重新优化了Sn-Ag和Sn-Bi二元系中hcpA3和bct A5相的热力学参数，并结合已有合理的Au-Ag、Au-Sn、Ag-Bi二元系热力学参数和文献报道的三元体系热力学性质和相平衡数据，优化计算了Sn-Ag-Au和Sn-Ag-Bi两个三元系，获得了描述这两个三元系的热力学参数，建立了Sn-Ag-Bi-Au体系的热力学数据库。 (2)通过扫描电子显微镜和电子探针微区成分分析，首先测定了在773 K和873 K时Sn-Ag-Ni三元系的部分相平衡关系。其次，评估了文献中有关相图和热力学性质的实验信息，优化计算了Ag-Ni二元系，计算的相图和热力学性质与实验数据相一致。最后，根据本文实测和文献报道的相平衡关系和热力学性质的实验信息，优化计算了Sn-Ag-Ni三元系，获得了一组合理描述各相Gibbs自由能的热力学参数。 (3)实验测定了在773 K和873 K时Sn-Bi-Ni三元系的部分相平衡关系。其次，评估了文献中有关相图和热力学性质的实验信息，重新优化计算了Bi-Ni二元系，计算的相图和热力学性质与实验数据相吻合。最后，根据本文实测和文献报道的相平衡关系的实验结果，优化计算了Sn-Bi-Ni三元系。计算的等温截面与实验结果相吻合，计算的部分零变量反应与文献报道的计算结果相一致。 (4)采用扩散偶技术，借助金相、扫描电子显微镜和电子探针微区成分分析，实验研究了423 K和493 K下不同成分Sn-Bi、Sn-Ag合金与基材Ni的界面反应。实验结果表明：在界面处只形成Ni38114，且Ni3S114的长大遵守扩散控制的抛物线长大规律。在局部平衡原理和相图热力学计算的基础上，通过计算比较界面处局部平衡时各相形成驱动力的大小和考虑界面组元扩散的因素，较好地解释了Sn-Bi、Sn-Ag合金与基材Ni界面反应的实验结果。 (5)利用扩散偶技术，实验测定了923 K和1053 K下Cu-7at.％Sn/Cu扩散偶中组元Sn的浓度分布与扩散距离的曲线。在CALPHAD方法的框架下，结合相关热力学信息和各种类型的实测扩散系数数据，采用DICTRA软件评估优化了Au、Cu、Ni和Sn在Au.Ni体系、Cu-Ni体系和Cu-Sn体系fcc合金中的原子移动性参数。利用优化获得的原子移动性参数，不仅能较好地拟合各种类型的实测扩散系数数据，还合理计算模拟了文献实验测定的Au/Ni、Cu/Ni扩散偶中组元浓度分布与扩散距离的曲线以及本文实验测定的923 K和1053 K下Cu-7at.％Sn/Cu扩散偶中组元Sn浓度分布与扩散距离的曲线。