钎焊作为一种古老的焊接方式被广泛应用,传统的Sn-Pb合金钎料由于Pb的毒性和各国禁Pb法令的出台使其使用受到限制。Sn-Zn系无铅钎料由于熔点和成本低、力学性能好有望代替传统钎料。然而,Zn在高温环境下易氧化而且润湿性能也较差的特性制约其应用。本研究以Sn-9Zn钎料为例,通过感应熔炼结合钢膜浇注的方案,制备利用不同组分的Al2O3纳米颗粒以及微米纳米双尺寸Al2O3颗粒增强的Sn-9Zn复合钎料,系统地研究了复合钎料中的Al2O3颗粒对钎料本身的性质、钎料对6061铝合金的低温润湿性及钎焊性的影响规律和作用机理。试验结果表明:通过向Sn-9Zn基体钎料中添加增强相Al2O3颗粒所得的复合钎料,其熔点和熔程均小幅度下降。Sn-9Zn-1Al2O3（nm）-0.75Al2O3（μm）复合钎料的熔点比原Sn-9Zn钎料的熔点降低1.5℃。复合钎料显微组织中分布在β-Sn基体上的Sn-Zn共晶组织的长度变短,分布更均匀。通过加入微纳双尺寸Al2O3颗粒,复合钎料显微组织中的针状Sn-Zn共晶变为均匀细小的圆斑状。其中Sn-9Zn-1Al2O3（nm）-0.75Al2O3（μm）复合钎料显微组织中Sn-Zn共晶尺寸最为细小且分布间距较大、数量较少。同时,Al2O3纳米颗粒的加入使得复合钎料的显微硬度和抗拉强度均增加,伸长率有所降低。通过加入微纳双尺寸Al2O3颗粒,复合钎料的硬度和抗拉强度均呈现出先增加后减少的趋势。相比于原sn-9zn钎料,sn-9zn-1Al₂O₃（nm）-0.75Al₂O₃（μm）复合钎料的显微硬度增加21.6%,抗拉强度增加18.6%。其原因为熔入钎料内部的Al₂O₃颗粒对位错运动的阻碍作用以及对sn-zn共晶组织增长的抑制作用。向Sn-9Zn基体钎料中添加不同成分Al₂O₃颗粒所制备的复合钎料均对6061铝合金有着较好的润湿性。sn-9zn-1Al₂O₃（nm）-0.75Al₂O₃（μm）双尺寸颗粒增强复合钎料在6061铝合金上的铺展面积最大为113.2mm2,比原sn-9zn钎料对6061铝合金的润湿面积提高了182%,其原因为熔入基体钎料的Al₂O₃纳米颗粒或双尺寸Al₂O₃颗粒时对复合钎料对铝合金的润湿界面al8znsn4固溶体层增长的抑制作用以及对其形貌的改善作用。对Al₂O₃纳米颗粒增强sn-9zn的复合钎料润湿6061铝合金的铺展动力学进行分析可知,通过增强相Al₂O₃颗粒可以缩短润湿铺展过程的时间,主要体现在快速控制阶段和反应控制阶段方面。sn-9zn-1Al₂O₃（nm）复合钎料润湿过程中快速控制阶段所需时间缩短0.4s左右,反应控制阶段的时间缩短2.8s左右。此外,Al₂O₃纳米颗粒使得复合钎料润扩散控制阶段处θ（n）减小,宏观表现为增加复合钎料在6061铝合金上的铺展面积。向Sn-9Zn基体钎料中加入Al₂O₃颗粒所制备的复合钎料所对应钎缝显微组织呈现出先细化后粗化的趋势,对应界面微观形貌中al8znsn4固溶体层由扇贝状变为平直状,其厚度亦呈现出先变细后变粗的趋势。向sn-9zn基体钎料中加入Al₂O₃颗粒所制备的复合钎料对应钎缝中的钎料组织和界面Al₈ZnSn₄固溶体层的显微硬度均呈现出先增加后降低的趋势。其中sn-9zn-1Al₂O₃（nm）-0.75Al₂O₃（μm）复合钎料的钎焊接头组织及界面的硬度分别为29Hv0.3和40.3Hv0.3,比原Sn-9Zn复合钎料分别相应提高了25.5%及17.3%。其原因为熔入钎料内部的Al2O3颗粒对位错运动有阻碍作用以及对钎料组织的细化作用。复合钎料对应钎焊接头的剪切强度呈现出现增加后降低的趋势。Sn-9Zn-1Al2O3（nm）-0.75Al2O3（μm）复合钎料钎焊接头抗剪切强度为43MPa,相比原Sn-9Zn钎焊剪切强度提高了54.1%。铝合金钎焊断口上均有韧窝出现,且大小不一,Sn-9Zn-1Al2O3（nm）-0.75Al₂O₃（μm）复合钎料钎焊接头断口形貌中聚集的韧窝数量最多,尺寸更小且更均匀,呈现出典型的韧性断裂特征。