在低温条件下超声钎焊接头强度较低,性能较差,无法满足工业生产需求的问题。因此,为了低温钎焊更好的发展,无论是工艺优良且接头性能好的超声钎焊方法,还是新型的铝合金钎料都是亟待解决的问题。本研究从超声钎焊装置中变幅杆的设计出发,力求设计出的钎焊装置能够有利于促进润湿。继而研究超声参数对于钎料铺展的影响,以期得到超声辅助半固态涂覆钎焊试验的最优工艺参数。最后,使用Sn-9Zn-x Al₂O₃钎料超声辅助半固态涂覆钎焊6061铝合金,研究其接头组织及力学性能。进一步研究了不同尺寸颗粒对钎焊接头组织和性能的影响。主要的研究内容和结果如下:首先,振幅大的变幅杆有利于钎料的铺展。采用ANSYS有限元分析法进行变幅杆设计,最终得到变幅杆的尺寸:大端直径为40mm,小端直径为10.4mm,总长度为142.6mm,振幅比达到7.2。应力集中系数比阶梯型变幅杆的应力集中系数小且易加工的圆锥过渡型变幅杆。其次,采用自行装配的超声钎焊装置进行超声涂覆试验,确定超声辅助半固态涂覆钎焊的最优工艺参数。超声变幅杆与钎料相隔30mm左右,对钎料的铺展十分有利。当超声作用时间和超声功率增加时,钎料的铺展面积均有所变大,但不是无限变大。超声作用时间超过4s,面积不再增加,润湿角不再变化,处于一种稳定状态。当超声功率的数值超过350W时,面积的增加幅度减小,而厚度的减小幅度依旧维持,从而证明雾化作用对钎料有不良的影响。最终确定的超声辅助半固态涂覆钎焊工艺参数:超声时间5s（保证其充分铺展）,超声功率350W,温度210℃,频率24k Hz,压力为3N。最后,采用Sn-9Zn,Sn-9Zn-1nm Al₂O₃和Sn-9Zn-1nm1μm Al₂O₃钎料超声辅助半固态涂覆钎焊6061铝合金。因纳米尺寸和双尺寸Al₂O₃颗粒的加入,提高了钎焊接头的强度。此外,钎料中加入不同尺寸的Al₂O₃颗粒,可以不同程度地细化钎缝中的富Zn相和Sn-Zn共晶组织,提高了Al和Zn的扩散深度,但是对界面处的冶金产物影响不大。进而分析Sn-9Zn,Sn-9Zn-1nm Al₂O₃和Sn-9Zn-1nm1μm Al₂O₃钎料超声辅助半固态涂覆钎焊6061铝合金接头断口,Sn-9Zn接头的断口是脆性断裂,而加入Al₂O₃颗粒钎料的接头断口都是韧性断裂,特别是Sn-9Zn-1nm1μm Al₂O₃钎料的断口,出现明显的韧窝。并在钎缝中央发生断裂并扩展。且其断口组织主要是基体β-Sn相、白色细长状的Sn-Zn共晶组织以及少量的富Zn相。通过上述的结果和分析可知,超声辅助半固态涂覆钎焊的性能优良,其接头强度最少为88MPa。