铝及其合金在近代工业尤其是汽车产业中的地位越来越显著。由于具有良好的可成型性、可焊接性、可机加工性及出色的耐腐蚀性能，6061铝合金广泛应用于汽车车身，发动机部件，空调系统部件等的生产制造中。常用的Al-12Si共晶钎料熔点较高，非常接近6061铝合金的固相线，较高的钎焊温度使得生产过程中的废品率居高不下；而温度较低的Zn-Al合金钎焊接头气密性很差，几乎不能用于铝管路件的生产。本文针对这一问题，寻找出适用于6061铝合金钎焊的中温Al-Si-Zn钎料的合适成分，添加微量元素对其进行强化，优化钎缝性能，并在此基础之上研究微量元素的影响机理。研究了钎料中不同Zn含量对Al-Si-Zn钎料及6061铝合金钎缝性能的影响，发现适量的Zn含量可以使钎料熔点降低至520℃左右，然而较多的Zn含量会影响钎料的铺展润湿性能。Al-6.5Si-42Zn钎料的6061铝合金接头强度可达120MPa，比Al-0.2Si-77.8Zn钎料高出了16.7%。从钎焊接头的断口形貌可以看出，Al-0.2Si-77.8Zn钎料内部有较多的缩松缺陷，恶化了接头强度。对钎焊管路的气密性进行测试，发现Al-0.2Si-77.8Zn及Al-2Si-36Zn两种钎料的气密性都远差于Al-6.5Si-42Zn钎料。除Al-0.2Si-77.8Zn钎料及钎缝中硅元素几乎完全固溶之外，其余钎料及钎缝中的主要合金相都为α-Al，η-Zn及Si颗粒。Zn含量降低，Si含量增加时初晶硅数量增加并且有细长针状的共晶硅出现。由于Si颗粒与基体的热膨胀系数差异，接头中的硅颗粒在冷却时会出现裂纹。纳米压痕试验及钎焊接头的腐蚀试验皆表明Al-6.5Si-42Zn钎料的性能要高于其他两种钎料。研究了微量元素Sr添加对Al-6.5Si-42Zn钎料组织与性能的影响，发现0.09wt%的Sr元素加入可以显著提高钎料的润湿性能，比未添加时高出11.8%。适量的Sr含量还使得钎料的强度和延伸率分别提高了6.94%和75%。研究发现Sr能有效改善钎料内Si相形态，使针状共晶硅转变为纤维点状，另外Sr的加入还能对钎料及钎缝内部细长的β-Fe起到一定的“钝化”作用。Sr与Si原子之间的元素间化学亲和力要远大于Al与Sr或者Al与Si之间的亲和力，Sr元素的加入将会抑制Si原子的聚集长大。此外，热处理对钎料内硅形态有明显优化作用，但同时钎料的塑性会急剧下降。微量元素Sr的加入可以提高6061铝合金钎焊接头的抗拉强度，0.09wt%Sr的添加可以使Al-6.5Si-42Zn钎焊接头的强度提高15%。对钎焊接头组织进行观察，除了钎料中的α-Al，η-Zn及Si颗粒之外，还发现了少量的Mg-Al-Zn相。从钎焊接头断口也可以看出，Sr添加后接头断口处微裂纹基本消失，硅相的痕迹也由块状，条状转变为菊花状。焊后水冷，Al-Si-Zn-0.09Sr钎料的钎缝中出现了Al-Si-Zn三元不平衡共晶区域，时效后，这部分区域变小，Zn元素溶入α-Al固溶体中去，α-Al固溶体的边界处剩下硅颗粒与η-Zn固溶体。由于钎缝组织的改变，时效后钎焊接头的强度比原始强度提高了10.2%。Ti是铝合金常用的晶粒细化剂，微量Sr，Ti复合添加之后不影响钎料熔点，使用复合强化后的钎料钎焊的6061铝合金接头的强度比单独添加Sr提高了7%。Sr与Ti复合添加并没有出现有害作用，Sr含量较低时，增加Ti元素的含量至0.08wt.%，钎缝中共晶硅的形态基本不发生变化。虽然Ti对共晶硅的变质效果并不如Sr明显，但是Sr含量较高时硅共晶会出现一定程度的聚集长大趋势，Ti的加入使得共晶体的分布更加均匀，还能使得钎料中β-Fe的分布更均匀细小。稀土元素Ce也是铝合金常见的晶粒细化剂，Ce与Ti复合添加之后Al-Si-Zn钎料组织中出现了一种新的Al-Ce-Ti相，Al-Ce-Ti相的生成使得钎料内游离的Ce与Ti数量减少，影响了微量元素对钎料组织的改善作用。而在Ce，Ti复合强化的6061铝合金的钎缝中，这种新相基本消失，并且硅的形态也主要以块状硅为主，说明Ce，Ti对于硅相的变质效果要弱于Sr。基于溶解理论，定义Ce，Ti在钎料“溶液”中出现了“饱和”现象，出现“沉淀”，而在钎缝中，由于与母材之间的相互扩散，钎缝“溶液”中“溶质”含量降低，变为“不饱和”状态，“沉淀”消失。使用价电子理论计算了Al-6.5Si-42Zn钎料中各相的价电子结构，计算结果表明，Zn，Si原子固溶后，α-Al固溶体最强健上的共价电子对数增加，使得钎缝组织中α-Al与Si相之间的匹配差减小，而同时钎缝组织中α-Al与η-Zn之间的匹配差增加。所以钎缝内部的主要匹配差由之前α-Al/Si转变为α-Al/Si+α-Al/η-Zn，所以钎缝的断裂位置由原来的Si相与α-Al的边界转变为Si相与α-Al的边界与α-Al与η-Zn的边界区域。“平均原子模型”的计算结果表明，Sr原子在晶胞中更适合以“吸附”的方式存在。Si-Sr键的存在，使得价电子结构中Si-Si键键能减小，因此Si-Si键聚合的可能性得到抑制，使得硅相呈纤维点状分布。通过构造的Al-Ce-Ti相的价电子结构模型计算得出，Ce添加之后，Al-Ce-Ti相中的价电子结构中的最强键由之前的Al-Ti键变为Al-Ce键，而Al-Ti键依旧是晶胞中的第二强键。因此，Al-Ce及Al-Ti键相互结合，形成Al-Ce-Ti相。而在钎缝中，由于“溶质”被稀释，Al-Ce键与Al-Ti键结合的几率也降低了，因此这种“饱和”现象消失。