氧化锆陶瓷具有独特的晶体结构,其硬度比较高、耐磨性能好、生物相容性好且耐高温。Ti-6Al-4V合金具有比强度高、韧性好、抗腐蚀性能好等特点。但陶瓷与合金各自的性能往往不能满足实际生产中复杂的应用环境,因此陶瓷与合金的连接就显得非常重要。目前氧化锆陶瓷与Ti-6Al-4V合金的连接结构已经广泛应用于航空航天、化工、生物工程、汽车工业等领域。氧化锆陶瓷与钛及钛合金本身性能存在较大的差异,如何实现可靠的连接引起了广泛关注。本文在此基础上提出采用超声波辅助钎焊的方法,利用纯Al钎料和Al-5Si钎料实现在大气环境下无钎剂钎焊连接ZrO₂陶瓷与Ti-6Al-4V合金。试验结果表明随着超声波加载时间的延长、超声波功率的增大、钎焊温度的提高,钎焊连接接头的平均焊合率和平均剪切强度均呈现出先增大后减小或趋于平稳的趋势。当超声波加载时间为20s、超声波功率为180W、钎焊温度为700℃时,纯Al钎料钎焊连接接头的平均焊合率达到了93.24%、平均剪切强度达到了92.83MPa,Al-5Si钎料钎焊连接接头的平均焊合率达到了92.49%、平均剪切强度达90.68MPa。在超声波加载时间为20s、超声波功率为180W、钎焊温度为700℃时,纯Al钎料钎焊连接接头中在靠近Ti-6Al-4V合金一侧生成了重要的新相Ti Al3,同时在靠近ZrO₂陶瓷一侧形成了与母材ZrO₂不同的絮状的ZrO₂;Al-5Si钎料钎焊连接接头中在靠近Ti-6Al-4V合金一侧生成了两种新相,一种是针状的Ti7Al5Si12,另一种是块状的Ti（Al,Si）3相,同时随着超声波加载时间的延长,针状的Ti7Al5Si12将逐渐移向Ti-6Al-4V合金。超声波辅助钎焊过程中,纯Al钎料连接接头中Ti Al3相形成过程包括四个阶段,依次为Ti Al相形成、Ti2Al5相形成、Ti Al3相及含Ti的富Al相形成和Kirkendall孔洞形成,而靠近ZrO₂陶瓷一侧的相组成结构形成过程包括两个阶段,依次为纯Al钎料在ZrO₂陶瓷表面润湿铺展、母材ZrO₂陶瓷表面受空蚀作用并形成絮状ZrO₂。Al-5Si钎料钎焊连接接头靠近Ti-6Al-4V合金一侧的相组成结构形成过程包括三个阶段,依次为Ti7Al5Si12相形成、Ti（Al,Si）3相形成、Ti7Al5Si12相移向Ti-6Al-4V合金;靠近ZrO₂陶瓷一侧的相组成结构形成过程与纯Al钎料类似。