[发明专利]一种超声场辅助真空扩散连接装置及方法

权利要求书

1.一种超声场辅助真空扩散连接装置，其特征在于该装置包括上压头(1)、上压板(4)、上试样(5)、下试样(6)、下压板(7)、两个支撑装置(8)、超声波工具头(9)、真空室(2)和加热体(3)；其中真空室(2)的左右两侧设有两个加热体(3)，下压板(7)通过两个支撑装置(8)与真空室(2)底部连接，下压板(7)的下方设有超声波工具头(9)，下压板(7)上方放有下试样(6)，下试样(6)上方放有上试样(5)，上试样(5)的上方设有上压板(4)，上压板(4)上方设有上压头(1)；所述上压头(1)由独立的移动装置和加压装置控制；所述超声波工具头(9)由独立的移动装置和加压装置控制。

2.根据权利要求1所述的一种超声场辅助真空扩散连接装置，其特征在于上试样(5)和下试样(6)中间可放置一层或多层中间层。

3.根据权利要求1所述的一种超声场辅助真空扩散连接装置，其特征在于超声波工具头(9)一端位于真空室(2)内部，另一端位于真空室(2)外部。

4.根据权利要求1所述的一种超声场辅助真空扩散连接装置，其特征在于上压头(1)一端位于真空室(2)内部，另一端位于真空室(2)外部。

5.一种利用权利要求1所述的超声场辅助真空扩散连接装置进行超声场辅助真空扩散连接的方法，其特征在于该方法按如下步骤进行：

一、将待焊接母材的表面进行机械打磨，然后进行超声波清洗，得到清洗后的待焊母材；

二、将清洗后的待焊接母材叠加装配，形成“上压板(4)-上试样(5)-下试样(6)-下压板(7)”的结构，然后送入真空室(2)内，再通过上压头(1)施加轴向压力，每平方毫米上的压力为0.2～1N，然后抽真空，加热至待焊母材连接温度，加热速度为5～30℃/min；

三、超声波工具头(9)接触下压板(7)并达到预定压力，预定压力≤0.8P；

四、通过超声波工具头(9)施加超声波振动5～120s，振动方向为轴向，超声波频率为16～40kHz，振幅为5～20μm；

五、通过上压头(1)增大压力，增至每平方毫米上的压力为0.5～10N；

六、在连接温度下保温10～120min，然后保持压力降温至室温，即完成。

6.根据权利要求5所述的一种超声场辅助真空扩散连接的方法，其特征在于所述的待焊母材为镀有银膜或铜膜的材料、铝合金、镁合金、铜或银。

7.根据权利要求5所述的一种超声场辅助真空扩散连接的方法，其特征在于步骤二所述的抽真空至真空度至不小于10^-1 Pa。

8.根据权利要求5所述的一种超声场辅助真空扩散连接的方法，其特征在于在步骤六所述的保温过程中施加间断超声振动、连续超声振动或不施加超声振动；在实施超声振动时，降低压力至每平方毫米上的压力为0.2～1N，停止实施超声振动时，升高压力至每平方毫米上的压力为0.5～10N，然后在压力为0.5～10N的条件下降温至室温。