SiC陶瓷和Ti-6Al-4V合金已成为结构材料中重要组成部分。大尺寸复杂陶瓷构件制备困难，同时为满足某些特殊需求或充分发挥材料的性能需要将异种材料组合使用，为此陶瓷/陶瓷、陶瓷/合金等同种材料或异种材料的连接技术显得尤为重要。本文采用超声波辅助钎焊的工艺方法，并采用铝基合金为主要钎料，在大气低温环境下实现了SiC/SiC、SiC/Ti-6Al-4V等接头的钎焊连接。主要研究了铺展润湿行为、氧化膜破碎行为、界面溶蚀行为、界面结构特征及超声波钎焊工艺等。研究发现超声波激励下液态钎料在固态母材表面的铺展行为存在共性特征。近铺展边缘液态钎料内部的空化效应使得该区域的钎料雾化形成大量的纳米液滴，纳米颗粒的尺寸小于150nm。纳米液滴附着到铺展外延区域的固体表面并发生表面氧化，其分布宽度大约为150μm。同时该区域液态钎料表面的氧化膜破碎发生液态钎料的局部微区铺展，该铺展行为在纳米颗粒所覆盖的固体表面进行。纳米液滴表面的氧化膜使其不能立刻湮灭于钎料内部而呈现出逐步被吞没的现象，并在铺展前沿形成液态钎料/纳米颗粒/固体母材的结构特征。该铺展行为在微观上表现出：铺展于纳米颗粒所覆盖的固体表面，铺展的不同步性，铺展前沿的结合不完整性和逐步性。通过研究超声波作用液态Al-12Si与固体Ti-6Al-4V的相互作用行为发现固液界面处存在着声致溶蚀行为。该溶蚀行为由尺寸小于25μm的独立的溶蚀坑所构成，溶蚀坑呈近半球形，边缘处存在着斜坡。溶蚀坑的上部被氧化膜所覆盖，并在中心部位存在着一个微小缺口，溶蚀坑底部和侧壁界面处形成Ti₉Al₂₃化合物，斜坡处界面形成Ti₇Al₅Si₁₂化合物。随超声波时间延长或振幅增加，溶蚀坑的密度增加，对溶蚀坑的尺寸影响很小。当振幅增加到6.5μm时，界面处出现由高密度溶蚀坑组成的大面积不规则溶蚀区域。溶蚀坑的形成是由于近界面液态钎料内部空化气泡崩溃时所产生一系列复杂效应造成的。氧化膜的缺口是微射流冲击造成的，它是液态钎料与Ti-6Al-4V相互作用的唯一通道。在高温和声流搅拌作用下，Ti-6Al-4V基体通过氧化膜缺口向液态Al-12Si中过量地快速溶解，最后在溶蚀界面处形成Ti₉Al₂₃化合物。斜坡的形成是空化气泡崩溃作用消失后高温停留阶段的潜流行为造成的，溶解缓慢且界面生成Ti₇Al₅Si₁₂化合物。超声波振幅增大时所出现的大面积不规则溶蚀区域是由于近界面空化气泡簇崩溃所造成的。针对Al-12Si/Ti-6Al-4V系统在超声波作用后进行保温处理发现，液态Al-12Si沿氧化膜与Ti-6Al-4V界面处对Ti-6Al-4V进行缓慢溶解，氧化膜脱离基体悬浮于液态钎料内部。在超声波4s保温5min就能够使得氧化膜完全脱离基体，同时平直界面处生成Ti₇Al₅Si₁₂化合物，溶蚀坑内部化合物结构变化不大，只是在Ti₉Al₂₃/Ti-6Al-4V界面处生成一层Ti₇Al₅Si₁₂化合物。延长保温时间至8min，界面处近Al-12Si侧生成Ti₉Al₂₃化合物，且最终稳定界面结构为Al-12Si/Ti₉Al₂₃/Ti₇Al₅Si₁₂/Ti-6Al-4V。二次超声波作用能够破碎悬浮于液态钎料内部的氧化膜，但是界面处化合物结构未发生明显变化。Ti-6Al-4V的接头强度可达107.4MPa。超声波钎焊连接SiC陶瓷时，以纯Al作为填充金属，接头强度可达⁶5MPa左右，开裂于接头金属内部，但界面连续的Al4C3化合物是接头的潜在威胁。采用Al-12Si钎料时界面平直，不存在化合物，且超声波作用时间对接头强度影响不大，可达95MPa左右。接头开裂接头金属内部和近界面SiC陶瓷内部，未发现界面开裂现象。界面呈现三种结构特征：Al-12Si/SiC、Al-12Si/SiO₂非晶层/SiC、Al-12Si/纳米颗粒/SiO₂非晶层/SiC。非晶层SiO₂是SiC陶瓷经加热后所形成表层氧化膜，其在超声波空蚀效应下可发生分解而去除，而当SiO₂层较厚时，溶蚀处形成了铝硅酸盐Al₂SiO₅化合物。纳米颗粒来自于液态钎料钻缝铺展时所形成，其与超声波诱导铺展时所形成纳米颗粒一致。在超声波作用下，锌基钎料能够与SiC陶瓷形成良好的润湿结合。采用Zn-8.5Al-1Mg钎料时发现随超声波时间延长接头强度增加，最高可达149MPa左右。超声波作用时间较短时，界面发生开裂，延长超声波时间发现SiC陶瓷内部、界面及近界面金属内部均存在开裂行为。液态钎料中空化气泡的崩溃能够使得SiC表面的SiO₂非晶层被微量溶蚀。随超声波时间的延长，溶蚀程度加剧，从而提高了界面的结合强度。采用三层结构的填充材料实现了具有低膨胀系数的高度复合化SiC陶瓷接头。采用Al-12Si钎料钎焊连接SiC和Ti-6Al-4V时，由于接头残余应力较大发生SiC陶瓷内部开裂。通过将Sn、Zn、Mg等元素加入Al-12Si钎料中制备了Al-15.5Sn-9.5Si-4.5Zn-0.5Mg钎料，能够使得钎料的凝固温度降低至186℃，主要是因为Sn与Al的固溶度非常小。采用该钎料超声波钎焊连接SiC和Ti-6Al-4V，两侧界面均能够实现良好结合，并且未发生SiC陶瓷开裂现象。在186-561℃冷却温度区间内，钎料处于半固态，具有很好的变形能力，接头两侧金属可以自由收缩，因此可缓解接头的残余应力，并通过数值模拟可以发现采用该钎料时能够显著降低接头残余应力。接头强度可达77.8MPa左右，断裂于近SiC侧接头金属内部和Sn相/SiC陶瓷的界面。以Al-12Si钎料作为填充合金，超声波钎焊连接Ti-6Al-4V与1060Al时发现，氧化膜与Ti-6Al-4V界面为接头薄弱环节，接头强度大约为34.7MPa。悬浮于接头金属内部的氧化膜以及界面化合物均对接头强度影响不大，大约为68MPa。