超声辅助钎焊可在大气环境下实现钎料和难润湿母材之间的有效连接,适用于异种金属、金属与非金属等难润湿性材料,工艺相对成熟。但是,关于超声在固体内部及固液界面的传输规律及不同母材表面状态对超声空化气泡的形成、分布的影响的研究较欠缺,母材表面氧化膜去除机理研究不深入,限制了超声辅助钎焊进一步的工业应用和推广。因此本文以超声辅助钎焊界面空化行为及去膜过程的可视化为研究目标,主要研究了超声在固体内部和固液界面的传输规律,研究了超声作用下母材表面空化气泡的形成和分布特征及其对母材的冲击作用、声致润湿铺展行为,并采用同步辐射成像方法原位观察超声场下固液界面熔融钎料中空化气泡的形成和分布。采用COMSOL Multiphysics有限元分析软件,模拟了超声波在固体母材内部及固液界面的传播特性。计算结果表明,超声波作用下,母材表面振动的分布在板的边缘振幅较大,在板的中间存在固定的振幅增强区和衰减区;超声经由TC4钛合金固体母材传输到水中,随着超声的传播,水中的声场逐渐扩展到整个水域,水中一定声压强度的声场散落地分布在固液界面局部区域,由固液界面向水的上表面逐渐减弱,声压基本保持在2-20MPa,同时水中声场存在着相互干涉和叠加;超声经由TC4钛合金母材传输到Al基熔融钎料中,随着超声的传播,熔融钎料中的声场逐渐扩展到整个熔融钎料域,声压基本保持在4-40MPa,由固液接触面向熔融钎料上表面逐渐减弱。随着钎焊温度的增加,熔融钎料中整体声压强度逐渐下降,而空化阈值逐渐增加,空化效应逐渐越弱。采用高速摄影,研究了超声场下金属母材表面水中空化气泡的大量形核和分布特征。提出光滑金属表面有三种空化气泡大量形核方式,分别是依托母材边缘大量形核、依托空泡团大量形核以及依托空蚀凹坑大量形核。最终空化气泡以片状空泡群分布,夹杂少量稳态空泡团;在母材表面进行毛化处理,有促进、汇聚、驻留和增强空化气泡的效果;采用阳极氧化方法,在1060铝板和TC4钛合金母材表面制备一层氧化膜,会增大超声在固液界面传输时的衰减,减弱母材表面的空化效果。超声处理后,在母材表面的氧化膜上产生几微米到十几微米的空蚀凹坑,超声空化气泡溃灭时产生的微射流导致氧化膜的破碎。采用高速摄影,观察了超声作用下熔融钎料在母材表面的铺展行为,发现熔融钎料铺展过程中钎料表面的周期性振荡涟漪以及铺展前沿的周期性雾化。分析了超声辅助钎焊氧化膜去除的机理,认为氧化膜是在加热产生的微裂纹、超声空化气泡溃灭时的冲击作用以及熔融钎料和母材的溶解共同作用下去除的。随后,初步探究了超声场下熔融钎料中空化气泡的形成与分布的同步辐射原位观察。