[发明专利]用于焊接至少两个层的方法

权利要求书

1.一种在至少第一接合表面(10)上将至少两个层焊接在一起的方法，其包括如下步骤：

(a)提供第一材料的第一层(20)，所述第一材料具有第一熔化温度T_m,1，所述第一层(20)具有由第一层(20)的厚度t₁隔开的上表面(20u)和下表面(20b)；

(b)提供第二材料的第二层(30)，所述第二材料具有第二熔化温度T_m,2，T_m,2低于第一熔化温度T_m,1，所述第二层(30)具有由第二层(30)的厚度t₂隔开的上表面(30u)和下表面(30b)；

(c)通过堆叠第一层和第二层(20,30)形成层叠件(50)，使得第一层(20)的下表面(20b)接触并至少部分地与第二层(30)的上表面(30u)重叠以形成交界面(17)；

(d)在第一层(20)的上表面(20u)的至少一个摩擦部分(15)上按压和平移，其中，与所述摩擦部分(15)对应的交界面(17)的部分限定了第一接合表面(10)，旋转工具(70)通过摩擦提升第一层(20)的上表面(20u)的所述至少一个摩擦部分(15)的温度，并通过第一层(20)的厚度t₁将热量传到第二层(30)，从而使得包含在所述第一接合表面(10)中的第二层(30)的上表面(30u)的至少一部分所达到的温度高于第二熔化温度T_m,2；当所述旋转工具(70)在第一层(20)的上表面(20u)的至少一个摩擦部分(15)上平移时，穿入第一层(20)的厚度小于第一层(20)的厚度t₁；

(e)提供限制装置，用于防止熔化的第二材料流出层叠件(50)；

其特征在于：

第一层(20)和第二层(30)的所述第一材料和所述第二材料选自如下材料：金属、半金属或半导体。

2.如权利要求1所述的方法，其特征在于：当所述旋转工具(70)在第一层(20)的上表面(20u)的至少一个摩擦部分(15)上平移时，穿入第一层(20)的厚度小于0.7mm。

3.如权利要求1所述的方法，其特征在于：当所述旋转工具(70)在第一层(20)的上表面(20u)的至少一个摩擦部分(15)上平移时，所述旋转工具(70)穿入第一层(20)的厚度小于0.2mm。

4.如权利要求1所述的方法，其特征在于：所述限制装置包括具有侧壁(95)的腔(90)，其中紧密放置有所述层叠件(50)。

5.如权利要求1或4所述的方法，其特征在于：所述限制装置防止旋转工具(70)到达沿第一层(20)的上表面(20u)的周界(20p)的至少一部分延伸的边缘。

6.如权利要求1所述的方法，其特征在于：所述限制装置包括第二层(30)的固态下表面(30b)。

7.如权利要求1所述的方法，其特征在于：在第一层(20)和第二层(30)之间形成界面相，这种界面相具有不同于第一层(20)和第二层(30)的化学组分和/或不同于第一层(20)和第二层(30)的物理结构。

8.如权利要求1所述的方法，其特征在于：第一层(20)和第二层(30)的所述第一材料和所述第二材料中至少一者是金属。

9.如权利要求1所述的方法，其特征在于：所述至少两个层是金属层。

10.如权利要求8或9所述的方法，其特征在于：在第一层(20)和第二层(30)之间形成金属间层(220)。

11.如权利要求1所述的方法，其特征在于：所述第一材料是钢而所述第二材料是铝。

12.如权利要求1所述的方法，其特征在于：第一熔化温度与第二熔化温度之比T_m,1/T_m,2高于1.2。

13.如权利要求1所述的方法，其特征在于：第一层(20)的厚度t₁与第二层(20)的厚度t₂范围在0.3mm至2mm之间。

14.如权利要求1所述的方法，其特征在于：旋转工具(70)由包含硬质合金的材料制成。