铝合金具有密度低、比强度高、耐腐蚀等特点,广泛用于航天、轨道交通等领域,铝合金氧化膜的存在,大大降低了铝合金导热、导电等性能。超声波能够有效改善铝合金的润湿性,破除表面氧化膜。超声钎焊利用空化作用而使钎料破膜润湿,钎料与母材形成良好结合,但目前的研究多局限在利用钎焊实验结果反推氧化膜破碎机理,无法得到声空化破膜程度与声学参数之间的量化关系,为此,本文以阳极氧化铝为研究对象,从试验和模拟角度,研究了铝表面氧化膜超声空化导致的空蚀规律,将为铝表面氧化膜破碎去除的量化机制研究奠定基础。纯Sn在阳极氧化铝表面的铺展试验中,通过改变超声作用时间,获得了氧化膜空蚀结果。超声施加短时间内,界面两侧偏中间区域的母材表面首先出现空蚀坑,呈半圆形。超声时间延长,已空蚀区域,半圆形空蚀坑呈连续分布,逐渐向不规则凹形空蚀坑转变,母材两侧区域与中间区域陆续出现半圆形空蚀坑。在已空蚀区域,不断出现连续空蚀坑。未空蚀区域出现半圆形空蚀坑,随超声时间继续延长,母材表面均出现空蚀坑。纯Sn在氧化铝表面氧化膜的铺展试验中,对不同试验条件下,空蚀坑的数量与尺寸进行测量与统计。短时间超声作用下,超声时间越长,空蚀坑数量越多、尺寸越大;超声振幅越大;空蚀坑数量越多、尺寸越大;氧化膜越厚,空蚀坑数量越小,尺寸越小。使用COMSOL多物理场模拟软件,建立了超声辅助润湿试验的模型。在20KHz,4μm的超声振幅作用下,母材表面位移场呈规律性、周期性。位移场幅值在第3个周期达到最大值,在第60个周期稳定。位移场、声压场沿母材中心线对称分布,沿母材宽度方向,越偏离钎料铺展区域中心,母材位移场越大,声压场越小。改变超声振幅发现超声振幅越大,位移场、声压场极值越大。将模拟结果与空蚀试验结果对比,发现在钎料与母材接触的两侧区域先于中间区域出现空蚀现象,中间区域空蚀滞后的原因是液态金属Sn与氧化膜间存在微小气膜使得空化泡不能作用于氧化膜。声场模拟结果表明,两侧区域母材的位移场振幅更大,气膜先被破坏,钎料与氧化膜紧密接触,短时间施加超声时,两侧区域先出现空蚀。随着超声时间延长,中间区域气膜消失,母材表面也出现空蚀,但由于空化作用时间短,故空蚀程度不如两侧区域严重。