近年来,陶瓷-金属复合构件在机械化工、微电子工业等领域得到了越来越广泛的应用。利用活性钎焊方法焊接陶瓷与金属时,存在焊接温度高、焊后接头残余应力大而使接头可靠性降低的问题。本课题旨在开发应用于陶瓷与金属低温互连的超声钎焊方法,针对陶瓷与金属的低温对接连接,提出了基于针式声极的超声搅拌钎焊方法并实现了Zr O₂陶瓷与金属在低温下的对接连接;针对陶瓷与金属的低温搭接连接,又提出了基于压印声极的超声压印方法并实现了Al N陶瓷表面低温金属化,之后通过与金属的低温钎焊实现了表面敷金属的Al N陶瓷基板的制备。本课题着重研究了陶瓷与金属接头界面的连接机理,具体包括以下内容;利用超声搅拌钎焊方法,在350℃的焊接温度以及大气环境下获得了Zr O₂陶瓷与金属的对接接头。研究发现,超声场作用下,在Zr O₂/Sn基钎料界面和Al/Sn基钎料界面都形成了一层非晶纳米Al₂O₃相,厚度分别为8 nm和13 nm,其形成可以归因于超声空化效应在界面处引发了Al的氧化反应。超声场作用下,在Al/Sn基钎料界面间析出初晶α-Al;在Cu/Sn基钎料界面间生成了层状Cu₃Sn以及扇贝状Cu₆Sn₅,并且在钎料中也生成了弥散分布的Cu₆Sn₅以及少量的Al₂Cu₃;在Ni/Sn基钎料界面间生成厚度较薄的扇贝状Ni₃Sn₄,同时在界面附近也生成了弥散分布的Ni₃Sn₄。超声搅拌钎焊Zr O₂陶瓷-金属对接接头的拉伸强度随焊接温度上升表现出先增大后减小的趋势,最大拉伸强度约为47 MPa。利用超声压印方法,在300℃的低温和大气环境下在Al N陶瓷表面制备了一层结合良好的钎料合金层。TEM结果显示,超声场作用下,在Al N/Sn基钎料界面间形成了一层厚度约为13 nm的非晶Al₂O₃相,其形成可以归因于超声空化效应在界面处引发了Al的氧化反应。敷金属的Al N陶瓷基板界面微观组织分析结果表明,在Cu/Sn基钎料界面处生成了层状Cu₃Sn,在Cu₃Sn之外生成了扇贝状Cu₆Sn₅,同时在钎料中也生成了弥散分布的Cu₆Sn₅和Al₂Cu₃。而在Ag/Sn基钎料界面处生成了扇贝状Ag₃Sn,同时在钎料中也生成了弥散分布的Ag₃Sn。在Ni/Sn基钎料界面间形成了层状Ni₃Sn₄,外侧Ni₃Sn₄结构较为疏松。金属界面处Cu₃Sn、Cu₆Sn₅和Ag₃Sn的生长动力学分别与Cu/Sn、Ag/Sn钎焊系统中界面处金属间化合物的生长动力学表现出明显区别,而Ni₃Sn₄的生长则与Ni/Sn钎焊系统中界面处金属间化合物的生长没有表现出较大区别。敷金属的Al N陶瓷基板剪切断裂均发生在Al N陶瓷侧,接头剪切强度约为30 MPa。