声场作用下钎料微流体的行为控制及界面润湿研究

超声波钎焊是实现绿色、环保钎焊的一个有效途径。基于"先润湿才能填缝"的毛细作用理论，传统观点认为超声波钎焊过程中液态钎料无法实现毛细填缝。根据前期的研究基础，本项目提出"利用声场的作用可驱动液态钎料首先进入钎缝间隙，再实现与母材的润湿结合"的设想，采用可视化与数值仿真的方法，研究声场作用下钎料的填缝流动行为及界面润湿问题，具体内容包括：固体材料表面声场分布及固/液振动耦合分析；声场作用下钎料微流体的流动特性及流动模型建立；钎料/母材液固界面润湿、溶解及扩散行为。本项目旨在揭示声场作用下钎料填缝、润湿的物理本质及其规律，为难润湿材料（如高镁铝合金、铝基复合材料、陶瓷等）以及复杂结构钎焊过程中钎料难以填缝成型的问题提供解决思路，为有效、精确地控制钎料的填缝行为，提高接头质量奠定基础。

超声波作用下液态钎料可以实现“非润湿填缝”的过程，这为难润湿材料（如铝基复合材料、陶瓷等）以及复杂结构钎焊过程中钎料难以填缝成型的问题提供了解决思路。然而这个现象在经典的钎焊理论中无法找到合理的解释。我们针对声场作用下液态钎料在微通道内的流动及润湿行为进行了深入地研究。首先，通过理论计算与实验测试结合的方法，揭示了超声波在固体母材表面的传播特征，并获得液态钎料对动态母材表面的响应特性；采用物理模拟的方法，实际测量了声场作用下微通道内外液体介质中的声压分布，确定了“非润湿填缝”的物理本质；搭建可视化观察平台，还原了声场作用下液态钎料填缝的动态过程，并基于FLUENT软件模拟平台，揭示了声学参数、微通道尺度、母材表面状态等对液态钎料填充流动行为的影响规律；阐明了液态钎料填缝行为与钎缝的缺陷类型及其形成的关系，提出了润湿界面氧化膜的破碎机制以及物质迁移规律。