超声波辅助钎焊目前越来越多的应用到陶瓷、碳化硅、复合材料等难润湿材料的焊接中,其实现难润湿材料润湿连接的主要原因是液态钎料在超声作用下的声空化效应,声空化效应是指液体在超声作用下发生空化泡的形核、长大、溃灭并且带来一系列的物理化学效应,对母材表面产生破坏。本文对比研究了自由表面与窄间隙薄层液态金属发生空化时产生的空化泡的形貌特征及时域特征,并且研究了超声作用下薄层液态纯锡钎料对1060铝合金母材的空蚀效应,最后通过有限元模拟计算软件对薄层液态金属声空化及其效应进行了计算分析。研究发现,在超声作用下,液态金属底部空化泡近似球形,大小从几微米到几百微米不等,存在时间约为2-4个超声周期,窄间隙薄层液态金属中的空化泡比自由表面薄层液态金属中的空化泡体积更小,周期更短。在超声刚加载阶段薄层液态金属中均出现短暂的剧烈空化阶段,随着超声时间延长,出现周期性的空化程度强弱交替现象,且窄间隙强弱交替频率高于自由表面薄层空化。同一成分液态金属在同一母材夹具中的空化强弱受超声功率和液层厚度的影响,超声功率越大,液层厚度越小,空化越剧烈,空化泡密度越大。空蚀作用是空化泡溃灭时产生的高温高压及微射流破坏母材表面造成的,可以去除母材表面氧化膜,并在母材基体上形成空蚀坑。超声作用下自由表面薄层纯锡钎料在1060铝合金钎料池底部产生的空蚀坑直径与深度从几十到几百微米不等,空蚀坑底部布满一个个几微米的小微坑,且空蚀坑底部有许多断续的微小裂纹,小裂纹长约几微米。氧化膜破除率、空蚀坑密度、大小与空化程度有关,当超声功率、钎料成分等相同时,超声作用时间越长、液层厚度越小,空蚀程度越剧烈。借助COMSOL Multiphysics有限元模拟软件对超声作用下薄层液态金属底部声压值的分布及影响因素进行了模拟计算,一个超声周期中液态金属底面上正负声压交替出现,最大声压值达到10~7Pa量级。沿着超声传播方向,钎料池中声压值大小发生变化,距超声头距离越近,声压值越大。对声压值影响因素进行模拟计算得出超声功率越大、液态金属厚度越小、钎料池底部声压值越大。