随着各种高新技术的迅速发展,对材料连接技术提出了更高的要求。Al/Ni微叠层箔作为一种新型的含能复合材料,其进行自蔓延反应互连时对母材的热影响小,适合于温度敏感器件或材料的连接,如在宇宙空间、微型集成电路电子封装及异质材料焊接等领域。整个焊接过程在极短时间内完成,不会对周围的构件造成影响,是实现特种焊接的一个新的途径,具有重要的工程实际应用价值。本文采用大功率电子束物理气相沉积方法制备了Al/Ni微叠层箔。沉积过程中,如基板温度过高,会引起叠层箔发生反应,因此首先对沉积过程中基板升温进行了理论计算,并针对计算结果,对基板控温进行了设计优化。针对EBPVD方法制备材料的微观组织特点,基于菲克第二定律、阿伦尼乌斯公式和短路扩散基本原理,推导出具有柱状晶组织结构的Al/Ni叠层箔自蔓延反应的速率方程。以叠层材料的单层厚度、总厚度和晶界含量等作为变量参数,建立有限元模型,对以Al/Ni叠层箔为移动热源的焊接温度场进行模拟。研究自蔓延反应速率和钎料厚度因素对焊接温度场的影响,得到焊接的最佳优化工艺方案。研究结果表明设备自带的不锈钢基板温升速率过快,Al、Ni在制备过程中就会发生反应,分块式大热沉基板可以有效减缓温升得到不含杂质相的试样,制备过程中电子枪电流值对试样单层厚度、总厚度、以及微观形貌都有很大影响。通过理论计算发现,Al/Ni叠层箔进行自蔓延反应时产物不同其绝热温度也不同,一般来说温度达到1800K反应才能实现自持续。自蔓延反应速率与单层厚度、总厚度、晶界含量等因素有关,本文从原子扩散和热扩散角度出发定量得到了Al/Ni叠层箔自蔓延反应的速率公式,与测速实验得到的结果相差不大。研究自蔓延反应速率和锡钎料厚度对焊接温度场的影响,发现在一定范围内当锡钎料厚度一定时,自蔓延反应速率越快,系统整体温度越低。选择最优的自蔓延反应速率,增加钎料厚度,结果表明一定范围内锡钎料厚度越大,整体温度越低,且定量关系大致为钎料厚度每增加10μm,最高温度降低约15℃,即钎料厚度对温度场的影响判据为1.5℃/μm。