金属箔、薄膜材料的超声连接界面接合机制问题严重影响着超声波辅助连接技术的创新方向和设备技术的发展速度,阐明超声波辅助连接界面特征、探索接合界面形成的过程和原因对指导超声连接技术进步和提高超声连接样品质量具有重要意义。本文以100μm铜箔为实验对象,研究两片铜箔超声波辅助连接界面。用不同方法分析了连接界面形貌,对比不同预设参数条件下连接界面形貌特征,确定最佳连接工艺参数;分析铜箔界面摩擦过程,优化连接过程;从力学角度分析超声波施加过程中连接系统的力学特点,分析不同过程的引发原因;从能量角度衡量可能的连接质量;分析连接界面的晶粒尺寸、晶体取向信息,总结连接过程中铜箔晶粒的变化;通过设计热处理过程,分析晶粒形貌变化,证明连接界面冶金过程的发生,具体内容如下。通过光镜照片和SEM照片观察到不同预设参数下连接界面形貌的不同特征。对比预设参数中超声波振幅和正压力的变化,可观察到连接界面形貌的变化,最终认为超声波振幅和正压力是一对需要相互匹配,共同影响界面形貌的参数,并确定了现有条件所适合的预设参数值。根据不同预设参数界面形貌特征,从理论角度进行分析。假设连接系统中各界面摩擦系数,各界面摩擦力大小关系不同力学系统发生的摩擦过程就不同。实验预期结果需要摩擦过程主要发生在铜箔界面,结合理论分析设计各界面摩擦系数符合所需要的摩擦力大小关系。研究铜箔与焊头和砧板接触的界面,分析声极带动铜箔运动的条件,应用剪切Tresca屈服条件判定切力极限,充分研究了连接中的机械过程。研究超声波辅助连接的晶体学原理,分析连接界面的晶粒尺寸统计结果,发现超声波作用后晶粒尺寸分布区域有尺寸变小的趋势,界面附近晶粒尺寸小于机体铜箔的晶粒尺寸;分析连接界面晶粒取向差统计结果,发现超声波作用后铜箔晶粒取向分布范围变大,界面附近与铜箔基体晶粒取向无明显差别。设计热处理过程对连接后样品进行特定的热处理,根据原子级别连接与未形成连接处在热处理过程中晶粒生长方式的不同,分析热处理后连接样品的晶粒形貌EBSD图,发现贯穿连接界面生长的晶粒,证明这样位置的连接是金属原子级别的连接,在连接过程中出现过尺寸不确定的金属熔化。