本文采用非晶复合中间层对Si₃N₄陶瓷进行钎焊-扩散连接，在研究连接过程动力学的基础上，建立了钎焊-扩散焊连接过程模型；基于ANSYS的虚拟试验平台，采用非线性有限元分析，建立了钎焊-扩散连接的温度场有限元数值计算模型；基于热弹塑性有限元理论建立了应力场有限元数值计算模型，并分析讨论了工艺参数对Si₃N₄陶瓷接头残余应力的影响。采用用Ti-Zr-Cu-B非晶/Cu/Ti-Zr-Cu-B非晶进行Si₃N₄陶瓷的钎焊-扩散连接时，界面反应层的生长符合扩散控制的抛物线方程。1323K时，反应层生长因子为j1=1.007×10^-7m/s1/2；在1283～1343K的温度范围内，反应层生长的激活能为253.6kJ/mol。等温凝固层X和等温凝固时间t之间满足抛物线关系。在1323K时，等温凝固速率因子j2=3.7×10^-7m/s1/2。反应层的增长和等温凝固同时进行，在特定温度下通过改变时间可以协调这两个动力学过程，获得较高的室温连接强度和高温连接强度。通过改变钎料箔层及Cu层的厚度，证实了陶瓷金属钎焊-扩散连接中，靠近陶瓷的金属层厚度对界面反应层厚度具有重要的影响。连接温度和时间一定时，连接强度直接取决于铜层厚度，显然钎料厚度有一最佳值，在本文试验条件下约为70μm。根据建立的Si₃N₄陶瓷钎焊-扩散连接过程模型，阐述了利用该模型选择连接参数的方法。对于特定的陶瓷连接，在选定的连接温度，首先应根据实验结果和文献的数据确定最佳反应层厚度Z C，目的是获得高连接强度；其次，根据Zc再选择最佳钎料箔带厚度Wmax及铜箔厚度WCu，目的是得到最佳的等温凝固层厚度XCu+XC保证接头耐热性；最后，根据选定的Wmax和WCu再决定连接时间t。根据本文提出的模型并按如上顺序选择参数，可以同时保证连接强度和接头耐热性。对建立的钎焊-扩散连接Si₃N₄陶瓷的温度场和应力场三维有限元数值模型进行了计算，分别得到连接接头冷却至室温时的温度场云图和等效应力云图。验证了本文所采用的均布温度模型。同时在温度场计算的基础上，定性地研究了焊接过程中残余应力的分布规律。从数值模拟分析中可以看出靠近连接界面的陶瓷表面是钎焊-扩散连接Si₃N₄陶瓷接头的薄弱地带，适当的试验温度和过渡层厚度有利于降低接头的残余应力，提高接头的耐热性能。建立了Si、Ti、Cu、Zr等元素在连接界面的扩散模型，并进行了数值模拟，通过与实测结果加以比较，可以看出本模型在一定程度上较好地反映了元素在界面的扩散行为，具有其合理性。