由于对金属焊接结合机理的探讨至今仍建立在熔焊的基础上,本文通过金属固相连接的相关试验结果,对金属变形能与金属结合界面原子相互作用的问题进行了探讨,进一步阐述了金属冷压焊的界面固态结合机理。以非熔化焊方法试验结果为依据,研究金属焊接原子结合的物理实质,不仅可以丰富材料连接理论研究,也为开发非熔化焊的材料固相连接方法提供理论基础。本文通过Al/Cu、Cu/Zn冷压焊接试验,对试验结果进行分析得出,固相连接界面均紧密结合在了一起,线扫描结果显示在冷压连接界面存在着原子的转移,两金属原子彼此接触增多,促进了原子间的结合,使材料紧密连接在一起。通过高分辨电镜结果分析可知,Al/Cu焊接接头在透射电镜下的组织形貌显示原始晶粒被拉长,界面处有被挤碎的Al、Cu碎晶相互掺杂咬合在一起,形成了原子间的结合。冷压焊过程中金属产生弹性变形及塑性变形,通过金属的应力-应变关系,利用变形功法对金属的变形功进行了相关计算,弹性变形相对塑性变形较小,可以忽略。金属变形初期,变形相对容易,随外力增加,界面处晶格畸变变大,材料内部位错增殖并产生交互作用,导致加工硬化,金属变形抗力增加,变形能增加速率加快。随着变形的继续,位错相互抵消作用增强,变形功持续增加,但是增加速率减慢。金属的变形为金属原子的结合提供了能量基础,由试验及计算结果可知,由于剧烈的塑性变形,金属碎晶相互掺杂,原子相互结合,从而实现金属的连接。金属结合界面能采用模拟方法计算得到,当原子达到原子间间距时,同种金属Al、Cu多晶连接晶面的单位面积结合能分别为3.19J/m2、7.08J/m2;异种金属Al/Cu、Al/Fe多晶连接晶面的单位面积结合能分别为4.78J/m2、5.02J/m2。面心立方金属Al(111)/Cu(111)是结合最稳定的面,界面间距对结合能有重要的影响,对界面结合的稳定性起着至关重要的作用。固相金属实现连接达到原子间结合的能量来源于冷压焊过程中金属的变形能,冷压焊过程中外力做功并没有完全用于材料的变形,金属连接界面处的结合能相对较小,变形功占外力做功百分比比较小是因为材料内部的缺陷会阻碍变形的进一步产生,需要更大的外力才能使材料变形,从而达到原子间的结合。金属变形能比结合能大三个数量级是因为金属表面的不平度、位错、材料的塑性流动、摩擦作用等消耗能量,影响原子结合,阐述了冷压焊的结合机理。