金屬層狀復合材料生產工藝簡介及展望

廖婷婷

摘 要：一個國家的發展體現在工業水平的進步，而材料工業的進步則是工業進步的基礎，現今，隨著科技的快速發展以及需求的提高，單一的金屬在材料性能上已將無法滿足現今科技工業發展的需要。同時，在金屬工業的發展歷程中，通過使金屬進行層狀復合能夠有效的改善金屬材料的特性，此種金屬層狀復合材料可以有效的將多種物理、化學、力學性能等特性不同的金屬在界面上實現牢固的冶金結合而制備的一種新型復合材料。金屬層狀復合材料能夠結合多種金屬材料的特性從而有效的規避了單一金屬在熱膨脹性、強度、斷裂韌性、沖擊韌性、磨損、電性能、磁性等方面的不足，從而使得金屬層狀復合材料能夠更好的滿足現今工業中對于金屬材料性能的要求，是現今金屬材料發展的一個主要方向且被用于工業生產的各個方面。金屬層狀復合材料由于涉及到多種金屬材料的復合因此其生產工藝極為復雜，在這當中，金屬材料之間的復合工藝又是其中最重要的部分，文章將就金屬層狀復合材料的現今生產工藝及其展望進行介紹。

關鍵詞：金屬層狀材料；復合技術；發展趨勢；生產工藝

前言

金屬層狀復合材料的生產工藝是現今個主要國家在金屬工藝中的主要發展方向，其通過將多種金屬材料進行層狀復合，從而達到有效改善其單一金屬材料在材料特性中存在的一些缺陷。由于金屬材料之間的特性存在一定的差別，致使對其進行復合的工藝極為復雜，是此種金屬生產工藝中最重要的環節，文章將對金屬層狀復合材料的生產工藝進行一定的介紹。

1 金屬層狀復合材料簡介

金屬層狀復合材料是由多層金屬復合而成的，其通過將多層金屬板經過疊壓而形成，相對于顆粒增強復合材料，層狀復合材料的制造工藝相對簡單，同時能夠達到工業應用的要求，隨著科技的進步，金屬層狀復合材料已經由原來的雙層發展到現今的多層金屬材料復合，同時在制造的過程中，對于不同層板之間層板組分的合理選擇以及選用相應的加工工藝，能夠生產出符合工業特性要求的金屬層狀復合材料。通過使用金屬層狀復合材料能夠有效地減少對于貴金屬材料的使用，以較少的材料投入達到改善材料特性的目的，對于降低生產成本以及減少資源的浪費有著非常重要的意義。

2 金屬層狀復合材料的生產工藝

2.1 金屬層狀復合材料生產中的固-固相復合法

金屬層狀復合材料中的固-固相復合法是一種在上世紀30年代就發展起來的加工工藝，其主要原理是將兩種或多種已經成型的板材通過疊加或者是軋制的方法使其能夠形成多層復合的方式，從而使這種復合板材能夠達到所需的性能要求。其中，復合板材所采用的軋制方法主要有熱軋和冷軋兩種，采用軋制的方法生產的復合板材具有生產成本較低、生產迅速以及成本板材的精度較高等優點，通過與現有的鋼鐵生產工藝及生產裝備相結合能夠實現大規模的生產，利用軋制法可復合的金屬種類很多，但軋制復合往往需要進行表面處理和退火強化處理等工藝，板型控制困難，軋件易邊裂，易形成脆性金屬化合物，且道次軋制變形量大，需要大功率的軋機。

2.2 金屬層狀復合材料生產中的爆炸復合法

此種方法的主要原理是通過使用炸藥作為主要的能源，從而將多種金屬材料復合焊接成一體的加工工藝，采用此種加工工藝的優點是生產出來的板材具有很高的產品適應性且保留了復合材料原料的一些特性，同時生產的板材結合界面的結合強度較高，能夠使得其在后續的加工過程中保持較為良好的加工特性，同時對于金屬層狀復合材料的大小以及形狀等都具有很強的可調性且對生產設備要求較低，缺點是生產過程中會產生巨大的噪音從而不利于生產的連續進行。

2.3 金屬層狀復合材料生產中的爆炸-軋制復合法

此種方法結合了固-固生產法中的軋制法以及爆炸法中的一些優點，通過使用此種方法可以使得金屬層狀復合材料板能夠生產的尺寸更大、厚度更薄、長度更長以及更細的復合金屬材料，從而使得金屬材料的性能克服了單一工藝中所存在的一些問題。

2.4 金屬層狀復合材料生產中的擴散焊接法

金屬層狀復合材料經過多年的發展，已經具有多種生產工藝及加工技術，擴散焊接是一種對在金屬層狀復合材料的復合加工中常用的技術，其能夠進行多同種或不同種材料進行復合。在加熱到母材熔點0.5～0.7的溫度時，在盡量使母材不出現變形的程度下加壓，使母材緊密接觸，利用界面出現的原子擴散而實現結合的方法。

2.5 金屬層狀復合材料生產中的液-固相復合法

此種方法的原理是將一種（液相）的金屬材料通過多種不同的方式均勻的澆鑄在其他一種固態金屬材料的表面，并依靠兩種金屬材料表面之間所產生的一定的反應來使兩者之間出現結合，并在液態金屬凝固后對其進行壓力加工。

2.5.1直接澆鑄復合法

直接澆鑄復合法的制造工藝如下：首先需要將兩塊在內側涂抹有剝離劑的鋼板進行相應的疊合，并將兩塊鋼板四周進行焊接后放入盛有金屬液的鑄模中，待到周圍的液態金屬凝固后進行一定的軋制，軋制完成后將焊接的鋼板四周的焊縫去掉，從而可以得到分離后的兩塊液固復合板，在進行金屬層狀復合材料板的生產過程中如果做好對于加工溫度的把控可以使得復合材料板具有較高的復合強度。此種方法操作方便、由于無需使用過多的機械設備以及其他附加工藝，因此，其加工成本較低，可以應用從而進行批量化生產，不足之處是由于需要將固態的金屬板放置于高溫下的液態液中待其凝固，在這一過程中，由于兩者金屬材料熔點的不同會使得高溫的液態金屬會對固態金屬的表面造成一定程度的熔損，從而會對生產出來的金屬層狀復合材料板的質量造成一定的影響。雙流鑄造法又被稱為雙澆法，其主要是通過使用兩種液態金屬同時開始進行鑄造，其主要利用的是兩種合金之間的熔點差，通過將低熔點的合金首先澆注在一種特殊的扁模具中，而后通過將模具內的抽板進行一定的提升，其后再將高熔點的合金澆注在抽板提升后所留下的空位中，從而得到所需要的復合金屬材料，使用此種方法需要做好時機的把控，特別是在金屬液的澆注速度方面更是需要注意，從而使兩層金屬界面結合良好且界面穩定是比較嚴格的。

2.5.2 釬焊法

釬焊法的主要原理是通過利用浸潤的液態金屬相凝固使兩種金屬焊合一起的技術方法。此種方法的加工工藝簡單、操作方便，能夠方便、快捷的完成異種金屬之間的結合，其缺點是在釬焊結合部位的硬度不高，從而使得復合材料板出現小孔、夾渣、偏析等缺陷。

3 金屬層狀復合材料中的表面工程技術

電鍍主要是通過溶液中所含有的金屬離子在導電的情況下聚集到電極中的陰極中并均勻的覆蓋在陰極的表面使其形成能夠與基體牢固相結合的鍍覆層的過程。經過多年的發展，電鍍已經成為了現今工業生產中的重要組成部分。

除了電鍍外，在材料表面工程處理中還具有刷鍍、化學鍍以及熱噴涂、化學氣相沉積法、物理氣相沉積等多種表面處理技術，以上這些技術都各有優缺點，應當根據金屬材料表面的特性需要適合的技術。

4 金屬層狀符合材料的發展展望

隨著科技的進步以及越來越多的新技術被應用于材料生產工藝中，現今，在金屬層狀復合材料的生產過程中主要有電磁成型復合、自蔓延高溫合成焊接技術、激光熔覆技術、超聲波焊接技術以及噴射沉積復合技術等。采用以上這些技術能夠使得金屬復合材料性能更高以及生產更為簡單方便。

5 結束語

金屬層狀復合材料是工業生產中的一種材料，其克服了單一金屬材料在特性方面的不足，文章主要對金屬層狀復合材料的生產工藝及其生產技術進行了一定的展望。

參考文獻

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