本文以大气条件下超声波作用下活性钎料和超声波辅助钎焊铝和石墨为研究对象,以解决和提高超声波作用下活性填充材料在石墨表面的润湿性为目标,以构建超声波作用对液态钎料的活化机理和超声波作用对钎焊过程中钎料润湿母材的作用机理为学术思想,研究超声波在辅助活性钎焊技术中的重大基础问题:超声波的加入对钎料中活性元素的作用机理和超声波在辅助活性钎焊过程中对界面反应的作用机理与界面形成理论。本文使用Sn5Ag8Ti活性钎料,在大气条件下对6063铝和石墨进行了超声波辅助钎焊,通过改变超声波的作用时间研究了超声波在辅助活性钎焊铝和石墨中的作用机理。在实验中,对前期实验提出的抑制活性元素快速氧化的新型自钎剂Sn-Ag-Ti-Al抗氧化活性钎料进行了基本实验,针对其钎焊结果并不理想,进而终止了针对该钎料的研究,但针对活性钎料在大气条件钎焊温度下迅速被氧化,减少了活性钎料中活性元素的浓度这一现象进行了进一步的研究,研究结果表明影响钎料中活性元素参与界面反应的因素有两个方面:大气条件下钎料表面活性元素被氧化形成的氧化膜对活性元素浓度的影响和钎料熔炼时形成的高温相在钎焊时不熔化对活性元素浓度的影响,在前期对实验认识的基础上提出了通过在钎焊温度下将钎料中的高温相熔化释放活性元素提高活性元素浓度的方法来改变钎焊时钎料中活性元素的浓度。进而研究了超声波对钎料中的高温相的影响和超声波对钎焊铝和石墨的作用机理。实验中将Sn5Ag8Ti钎料加热至钎焊温度保温一段时间后,进行快冷时Sn-Ti相的形状和尺寸并没有发生变化,而低熔点的Sn-Ag相基本消失,进一步证明了钎焊温度下高温相没有熔化,而且该方法很好地将超声波作用后的钎料组织更好的保存下来。而且实验结果表明,随着超声波作用时间的增加,钎料中的Sn-Ti相的尺寸逐渐变小。随着超声波作用时间的再延长钎料的温度升高,Sn-5Ag钎料温度升高值为3.0℃12??sT,比理论温度升高值为409.0℃12??sT略低,考虑热传导与实验误差的影响,其理论值与实验值基本吻合。对于Sn5Ag8Ti钎料计算结果表明固液界面对超声波的吸收产生的热量可以使几乎所有的Ti6Sn5相熔化,并接近Ti2Sn、Ti2Sn3、Ti5Sn3相的熔点,这些相在超声波的作用下熔化。超声波能量的加入使钎料中部分未熔的Sn-Ti化合物在钎焊温度下熔化,超声波遇到固液界面时由于声阻增大,超声波的机械振动转化为热能,加热固液界面处,使钎料局部区域温度升高,从而使液态钎料整体温度升高。随着超声波作用时间的延长,钎焊接头的剪切强度先增加后减少,在超声波作用10s时钎焊接头强度达到最大为16MPa。当超声波作用时间较长时,由于超声波随着超声波作用时间的延长,在固液界面处积累的热量增加,从而使界面微区的温度较钎焊温度高,使得接头的冷却速度增大,在同样的工艺下超声波作用较长的焊缝冷却速度较快容易出现裂纹,降低接头的剪切强度。超声波的能量加热和振动共同作用破除钎料与铝表面的氧化膜,使钎料与母材直接接触,润湿母材表面,对钎焊接头进行剪切测试时发现接头的断裂位置均发生在靠近焊缝的母材石墨侧,超声波作用2s时钎料在母材铝表面完全润湿,而在母材石墨表面,超声波作用6s时钎料才能完全润湿石墨。当继续延长超声波作用时间时,钎料都能够完全润湿母材。真空下,钎料呈圆滑状浸入石墨,并没有完整的反应层,而在超声波的作用下,界面处生成了平直的且具有一定厚度的反应层。使用透射电镜对钎焊接头进行了观察时,在石墨与钎料的界面处观察到尺寸达到纳米级别的晶粒,晶粒尺寸在40nm左右。超声波对石墨界面的冲击作用使得石墨表面原子团剥离,钎料与剥离的原子团作用,形成纳米尺度的反应层,该反应层阻碍了活性Ti与石墨的接触,从而使反应层厚度减薄。这一现象是超声波辅助钎焊时超声波对母材的一大重要影响。由于超声波能量的加入能够使钎料中未熔的Sn-Ti化合物熔化,增加了活性Ti的浓度,提高Ti元素界面反应的驱动力,使反应层厚度增加。