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随着现代装备制造业的高速发展,智能自修复技术已成为国际研究热点。从材料角度来讲,若能实现封装钎焊结构的仿生设计,使之具有自适应/自修复能力,便可以极大地提高服役焊点的安全性和可靠性,避免系统失效的发生。选用InSn/SnPb/纳米多层膜作为钎料体系的设计材料。通过外加局部热风方法对InSn/SnPb钎料的冶金相容性进行研究,并通过低温加热的方法成功制备了多层智能钎料结构。对不同厚度配比的InSn/SnPb钎料系统的自修复能力进行判定,研究其在疲劳裂纹修复中的表现;并尝试将该自修复结构拓展应用于SnAgCu和SnZnBi钎料的修复设计中。通过DSC和XRD方法对选用Al/Ni纳米多层膜的反应机制和放热进行研究,分析了老化温度/时间对薄膜放热量的影响,建立了钎料系统寿命预测模型。研究结果表明:(1)In Sn/SnPb钎料体系具有很好的冶金相容性,In元素对基体SnPb组织具有显著固溶强化和细晶强化作用。修复热源温度增加、作用时间延长,钎料体系修复强度均会提高。相对于时间因素,修复温度对接头修复效果影响更显著。(2)内置Al/Ni纳米多层膜的引入能够充分熔化InSn钎料,并使之润湿填充进入SnPb钎料片预制裂纹中,实现体系的自修复设计功能。相对0.2 mm InSn钎料片,40mm Al/Ni多层膜对0.05 mm InSn钎料体系修复效率更高:预制单裂纹试样修复率可达90%以上,预制双裂纹试样修复率可达60%以上;对将其应用于Cu板钎焊接头,对其疲劳裂纹修复率可达70%以上。基于该修复结构,SnAgCu和SnZnBi钎料体系均取得了较好自修复效果,其修复效率均可达到90%以上。(3)用DSC和XRD方法对Al/Ni多层膜的反应机理及放热进行研究,发现Al/Ni薄膜反应中的Al/Ni→Al3Ni→Al3Ni2→AlNi相转变过程。对150℃老化不同时间的薄膜放热分析发现,预扩散层导致的反应放热损失主要集中于反应第一阶段。用理论计算和有限元模拟结合方法成功建立了SnPb/InSn/多层膜钎料体系的寿命模型,对钎料体系自修复过程的温度分布进行模拟。