2024铝合金具有强度高、密度小、成本低等优点而应用于电子行业、飞机制造业等领域。由于2024铝合金在超过502°C时连接会发生强化相的重溶，从而导致热裂纹以及母材的软化，因此2024铝合金构件的应用受到了限制。如果能够在低于502°C下对2024铝合金实施连接就可以减少接头力学性能的降低。因此本文以2024铝合金的中低温连接为主要的研究目标，提出了采用Sn基和Zn基钎料对2024铝合金实施超声波辅助钎焊的工艺。研究了超声波作用下Sn基钎料与氧化膜的铺展润湿和接合行为、氧化膜的破除和钎料对母材的铺展润湿行为。其次，研究了超声波作用下Sn对Al的溶解规律，获得了Al元素为主的钎缝，增强了钎缝本身的强度。然后，本文采用Sn-xZn钎料超声波辅助钎焊2024铝合金，利用Zn元素的加入，增强母材和钎料的界面强度。影响Zn基钎料与2024铝合金连接的主要问题是共晶组织的消除。本文采用长时间超声以及长时间保温的工艺方法，使得Al元素大量溶解至钎缝，使得钎缝中的高熔点相发生凝固，使得共晶组织大幅度减小并消失，提高了接头的使用温度。采用微弧氧化膜模拟钎焊时生成的2024铝的氧化膜的方法，研究了超声波作用下，钎料与氧化膜的铺展润湿和接合行为。通过TEM、HREM和电子衍射花样分析，发现在未完全破膜的情况下，纯Sn，Sn-9Zn，Zn-5Al钎料可以在经过微弧氧化处理的2024合金上铺展，润湿角为钝角，但钎料与微弧氧化膜的界面通过两层非晶结构发生了接合。超声波作用下，纯Sn也可以在钎焊温度下在2024铝的氧化膜上进行铺展，Sn和自然氧化膜间发生了接合。并推导出超声波作用下Sn基钎料可以在氧化膜上发生铺展的条件。通过改变保温时间，钎焊温度等参数发现超声波的参数是影响钎缝中Al元素含量的主要因素。当超声振幅由4μm增加到8μm时，钎缝中Al元素的含量由0.53%增加到2.5%。超声时间增加到60s时，钎缝中Al元素含量可达3%。并且通过逐步改变超声波作用时间，追踪母材中强化相等研究方法，得出超声波作用下Sn对Al的溶解规律和钎缝中α-Al相的迁移模型。基于以上溶解规律，实现了梅花状α-Al相增强的钎缝。采用真空蒸镀预置Sn钎料膜，再超声波钎焊，可以实现以Al元素为主的钎缝，钎缝中Al元素的体积百分比达到了85.4%通过采用Sn-xZn（x=4，9，20）钎料对2024铝合金的超声波钎焊，实现了接头抗拉性能比采用纯Sn时提高了4倍以上。接头的抗拉性能由采用纯Sn钎料时的34-41MPa提高到158-189MPa。纯Sn接头的断口断裂在界面处，Sn-xZn接头的断口断裂在钎缝中，接头的界面得到了强化。通过TEM，HREM观察和分析，发现Sn-xZn/2024Al界面之间有一层非晶结构的过渡层，其成分为Sn61Al34Zn5，得到了界面的强化机制。研究表明界面上的非晶层是在超声过程中形成的。超声空化泡崩溃时的高温高压使得母材中Al熔化并与钎料中的Sn，Zn元素混合。空化泡崩溃时间极短，导致瞬间冷却速度达6.6×10~8K/s，超过形成非晶的极限冷却速度。同时Sn61Al35Zn4达到非晶的凝固“温度”而凝固，导致非晶层的形成。采用纯Al作为母材时，界面上也存在着一层非晶层，非晶成分基本不变，厚度为15-25nm；采用Sn-4Zn钎料和Sn-9Zn钎料，界面上均有一层10-25nm之间非晶层，且非晶层成分基本不变；延长超声时间时，非晶层的厚度增加到30-40nm之间，非晶层的成分不变。通过延长超声时间和保温时间实现了钎缝中共晶组织的大幅度减少甚至消失。超声时间由3s增加到30s时，钎缝中Al元素的含量（质量百分比）由13%增加到25%。细小共晶组织的含量也由超声3s时的12.9%下降到超声30s时的0.9%。同样温度下，当超声3s，保温30min时，钎缝中Al元素的含量为16%，此时细小共晶组织完全消失了。减少细小共晶的含量，能够提高接头的力学性能。当细小共晶的含量为0.9%时，接头的抗剪强度为149-153Mpa,比其含量12.9%提高了20%，当细小共晶组织消失时，接头的抗剪强度达到177-184MPa，提高了40%。通过拉剪性能测试，断口分析，纳米压痕的测试分析，提出了接头的断裂模型。