在全球环境保护、节能减排和资源节约的背景下,轻量化、“铝代铜”已成为制造业的主流发展趋势,铜铝连接的应用需求更广泛、挑战也更严峻,迫切需要突破相关瓶颈,研究开发优质高效的先进连接技术。为此,课题组提出了磁脉冲辅助半固态钎焊来连接铜铝异质管件的方法,考虑到Zn-15Al具有合适的固液区间,是较为合适的Cu/Al管磁脉冲辅助半固态钎焊用钎料。本文将以Zn-15Al钎料为研究对象,针对磁脉冲辅助半固态钎焊这一特定工况,建立钎缝组织冷却凝固过程的分析模型,模拟其凝固行为,考察焊接温度和剪切速率对钎缝凝固组织的影响,为该新工艺的参数优化设计、接头组织性能与质量控制、以及后续的推广应用提供相应的分析手段和依据。首先,通过铸造、甩带、轧制3个步骤制备了不同厚度的Zn-15Al钎料,并采用该钎料进行了磁脉冲辅助半固态钎焊铜铝管实验。结果表明,钎料厚度越小,钎缝晶粒尺寸越小。当焊接温度较低时,晶粒尺寸较小,由于固相率很高,钎料在母材表面润湿性很差,使钎料与母材不能发生良好的冶金反应,接头不易焊合;而焊接温度很高时,冷却到固相线的时间变长,晶粒有更长的时间长大,且固相率较低,导致钎料内部的核心数目减少,晶粒生长没有阻碍,就长成粗大的玫瑰晶;焊接温度为410℃时,能够得到良好的焊接接头组织且钎料晶粒圆整,尺寸细小。基于LS-DYNA分析了钎焊过程中钎料的剪切流变行为,结合接头组织微观分析,建立了钎料剪切流变速率r（5）与初始形核密度nv,max的关系:nv,max（28）7.4×1011×er（5）/88235（10）1.77×1013。将建立的形核模型耦合到后续冷却过程,采用Procast软件模拟分析了磁脉冲辅助半固态钎焊过程中钎缝组织的凝固行为,分析了电压、铜铝管间隙以及温度对凝固微观组织的影响。剪切速率越大,晶粒尺寸越小,证明了剪切破碎效应。剪切速率通过改变最大成核密度来控制晶粒尺寸,随着最大成核密度逐渐增大,单位体积内晶粒个数越多,尺寸越小。随着电压增大,剪切速率增大,钎缝晶粒尺寸减小;在一定范围内,铜铝管间隙增大,钎缝晶粒尺寸也会因剪切速率增大而减小;温度越高,晶粒尺寸越大,与实验结果相符。