陶瓷在很多设备装置和组织结构中的成功应用都离不开陶瓷和金属的连接,其复合材料在机械和电子器件领域都有广泛的应用。但是由于陶瓷与金属间的自然润湿性较差,影响了陶瓷和金属间的连接的性能和品质。本课题组提出的陶瓷热浸镀铝工艺,能够使氧化铝、氮化铝、碳化硅陶瓷表面覆盖均匀的微米级铝膜,铝与陶瓷间产生“超润湿”。本文在该工艺的产品的基础上,观测了铝与氮化铝、碳化硅陶瓷间界面连接的显微结构,并通过分子动力学研究了氧化铝陶瓷热浸镀铝的机理进行了探究。公开发表的成果中,改进座滴法测量的铝与氧化铝的润湿接触角,都远远大于热浸镀实验中所得接触角,本文采用分子动力学的方法对Al与Al203(0001)的界面进行研究,建立使用ES+势函数的计算模型,验证了在1000K-1200K温度范围内,该模型计算所得接触角与改进座滴法实验测量的接触角结果吻合良好且误差在7%以内。进一步改进为热浸镀铝实验的后退接触角测量模型,发现在1073K温度下,模拟所得接触角显著降低至45°左右。同时观察到基板表层的A1203中的氧原子扩散到铝液内部,使得本层形成了氧空缺,氧化铝的表面原子层发生重构,润湿性提升。另外已知铝液可以通过吸附气氛中的氧使其表面张力从1.122 J/m2降低至0.869 J/m2,利用分子动力学使铝液表面吸附单层氧原子,模拟计算结果表明,当铝液表面张力降低至0.912 J/m2时,接触角即可降低至0°,达到系统“完美润湿”的结果。对比未吸附氧原子的模型,观察到基板内氧原子向铝液内扩散比例升高,扩散距离更短,使基板上的铝液滴更加紧凑,铺展更加均匀。制备了氮化铝、碳化硅热浸镀铝界面样品,使用高分辨透射电镜对界面显微结构进行了观察分析,采用选区电子衍射(SAED)进一步分析界面取向关系发现氮化铝热浸镀铝样品界面铝与氮化铝界面之间匹配良好,选区电子衍射分析得到该取向关系为Al(111)[01(?)]|| AlN(20(?)0)[01(?)],两晶面之间有约9°的夹角。碳化硅热浸镀铝样品两者连接界面十分平整,界面处没有反应生成A14C3的物质,两者之间为本征润湿。同时在Al区域中发现了孪晶相,非孪晶相的单相Al与SiC连接界面取向关系为匹配良好的Al(111)[01(?)]|| SiC((?)012)[01(?)0],含孪晶相Al区域与 SiC 的连接界面发现了类似的匹配度较差的Al(1(?))[01(?)]||SiC((?)021)[01(?)0]位相关系。