我国目前的能源消耗结构存在较大的不合理性，存在污染严重、不可再生等缺点，同时由于能源需求增长快于经济增长，使得能源问题已经成为我国经济发展的瓶颈。由于上面的诸多原因，同时由于太阳能是一种免费的清洁能源，能量总量大，使用简单方便，而且其利用符合环保理念，所以太阳能利用具有良好的经济和社会效益。但由于太阳能能量密度小，需通过一定手段和装置将太阳能收集才能使用。目前最主要的收集装置还是平板式太阳能热水器，其结构简单，制造相对容易，维护方便。但传统集热板制造工艺复杂，而且随着铜铝等材料价格的升高，提高了其制造成本，使得其制造成本成为太阳能利用的主要问题。 太阳能集热板是太阳能热水器的核心部件，传统制造方法不能满足低成本的使用要求。因此需要采用新的制造方法以降低其制造成本，而金属超声波焊接是一种合适的选择。 对于一种焊接方法，其焊接接头成形区域的焊接温度反应了该焊接方法主要特征，同时也决定了该焊接方法的接头形成机理，是该焊接方法的主要研究内容。本文在铝／铜片一铜管太阳能集热板超声波焊接实验基础上，主要研究太阳能集热板超声波焊接过程中焊接区域的温度和焊接接头的形成机理。 论文介绍了超声波焊接设备及其外围设备的设计制造加工过程、焊接材料的特性、表面状态、铝／铜片表面的清洗方法、金属超声波焊接过程等相关内容。论文重点主要通过焊接摩擦做功方程推导估算、人工热电偶实验测温及焊接区域显微硬度分析等手段研究了焊接区域的温度，在此基础上研究金属超声波焊接机理。从推算得到的铝片一铜管焊接区域温度最高为550℃，而人工热电偶测得最高温度约为400℃，所以理论推导和试验测试温度均低于焊件金属熔点，分析认为这并不表明金属超声波焊接过程温度就只达到焊件材料的熔点的30—50％，因这些温度值均为平均温度，而且实验测试存在实验手段上的误差和局限性。同时焊接区域显微硬度分析也显示焊接区域的实际温度在350℃以上。 本文还分析了金属超声波焊接与电子封装领域中超声波连接的区别与联系，焊接区域的焊接温度、摩擦、塑性流动以及金属键合等内容。同时评述了金属超声波焊接的压力说和金属超声波综合作用说，分析了其存在的缺陷和不足。同时结合实验所得数据和SEM，本文认为：温度升高、摩擦和金属材料的塑性流动是实现超声波焊接的三个相互依赖的因素，其中摩擦起着主导作用，或说摩擦是金属超声波焊接的最为关键的因素。摩擦不仅是焊接的主热源，而且是氧化膜破碎清除和材料塑性流动的关键，为纯净金属表面间的接触和焊接接头的最终形成创造条件。所以本文认为金属超声波焊接机理是：超声波通过振动摩擦将焊件焊接区域的氧化物破碎清除出焊接区域，而露出纯净表面，同时温度升高，使得焊件在较大区域发生大塑性变形，焊件相互靠近，相互接触，通过金属键合和物理冶金反应，获得理想的焊接接头。但其焊接接头的形成以纯净金属键合为主，同时晶粒细化等物理冶金反应也对焊接接头的形成起到积极作用。