本课题首次提出将超声冲击随焊周期性作用于焊缝的基本方法，将超声能量引入焊接熔池，研究超声作用于焊接熔池对组织与结晶、气孔行为等的影响，阐明超声空化作用、声流效应、机械作用和热作用改善焊接接头组织性能的作用机理，以期解决铝合金熔焊过程中的焊接问题。首先，通过分析超声冲击系统的组成结构，结合实际需要，设计计算得出换能器各组成部分的基本尺寸，采用ANSYS有限元软件模拟优化换能器与变幅杆尺寸，并对超声冲击系统的动态性能进行了相关测试。测试结果表明，设计的超声冲击系统能够满足使用要求。随后使用研制的随焊超声冲击设备焊接板厚为5mm的2A14铝合金，通过与常规TIG焊焊缝成形、微观组织、力学性能的对比分析，探讨超声冲击作用效果。试验结果表明：施加超声冲击后，焊缝正面出现明显鱼鳞纹，焊缝内部存在周期性结晶过程；熔合区粗大的柱状晶组织被细小的等轴晶组织取代，焊缝内等轴晶组织细化；施加超声冲击获得的焊接接头熔合区附近的组织的变化促进了硬度值的提升，使熔合区不再是接头最薄弱的环节；施加超声冲击的接头断口主要为韧性断裂与脆性断裂混合断裂模式，裂纹起始于焊缝内部的等轴晶区，并在柱状晶晶界沿晶开裂；熔合区及焊缝内共晶组织及第二相在超声波空化作用下被“击碎”，弥散的分布在α(Al)相基体上。最后本文利用超声波相关理论初步探讨随焊超声冲击对熔池凝固过程中的组织结晶及气孔行为的作用机理。分析表明，超声冲击后接头组织细化的机理主要利用其空化作用产生的过冷形核、破碎枝晶的效果提高形核率，抑制晶粒长大，细化接头组织；超声波空化作用促进气泡快速长大并上浮，并且能够一定程度上提高其上浮速率。但在焊接过程中超声冲击作用会改变熔池的流动特性，使得气泡上浮方向及距离受到影响，不利于焊缝中气孔的消除。