金屬包覆材料固-液鑄軋復合技術研究進展

季策，許石民，黃華貴

金屬包覆材料固-液鑄軋復合技術研究進展

季策，許石民，黃華貴

（燕山大學 a. 國家冷軋板帶裝備及工藝工程技術研究中心；b. 機械工程學院，河北 秦皇島 066004）

金屬包覆材料屬于典型層狀金屬復合材料，是航空航天、石油化工、電力電子等領域的關鍵材料，其高效成形與性能控制技術一直是行業難點和國際研究熱點。首先系統梳理了目前國內外金屬包覆材料的典型制備工藝，并且根據初始時基體與覆層物理狀態的不同將其分為3類，分別是固-固相復合法、固-液相復合法和液-液相復合法，對比分析了各種制備工藝的成形原理和主要特點。隨后，從工藝原理、成形機理、復合機理、工藝優化等方面重點介紹了金屬包覆材料固-液鑄軋復合技術的最新研究進展。分析結果表明，以固-液鑄軋復合技術為代表的融合塑性變形的固-液相復合工藝將成為行業未來一個重要發展方向，并且以固-液相復合法和液-液相復合法進行初態復合組坯，以固-固相復合法進行終態性能調控的一體化組合成形工藝具有良好發展前景。

金屬包覆材料；鑄軋復合；固-固相復合；固-液相復合；液-液相復合

銅是國民經濟發展的重要原料，廣泛應用于電力、電子、機械及冶金、交通等領域，在我國有色金屬材料的消費中僅次于鋁。2020年國內市場雖然遭受疫情影響，但最終市場增長速度依然表現較好，根據國家統計局和中國有色金屬工業協會有關統計數據，2020年銅加工材綜合產量為1897萬t，比上年增長4.5%，其中管棒線材為1385萬t，占比達73%。中國作為銅消費第一大國，銅資源自給率僅為20%左右，供給形勢一直十分嚴峻[1]。因此，“以鋁代銅、以鋁節銅”等為代表的利用廉價金屬代替貴重金屬的理念已成為行業的共識，擴大高導電金屬包覆材料的工業應用不但可以節約銅材，還能在一定程度上化解目前國內普碳鋼、電解鋁等基礎材料產能過剩的問題，已經成為行業未來重要發展方向[2—5]。

近年來，國內外學者在制備新工藝研發方面開展了大量工作并取得了一定進展，成功制備了銅包鋼[6]、銅/鈦復合管[7]、黃銅包覆純銅絞線[8]、銅包NbTi合金[9]、銀包鋁[10]、鈦包鋼[11]等產品，能夠服役于航空航天、電力電子、軌道交通等領域。面對巨大的市場需求，現有產品種類、尺寸規格、生產效率等亟待提高，在獲得良好界面結合效果的同時，兼顧高效率、短流程、低能耗的工業化制備工藝已成為加快工業應用進程的重點。

金屬包覆材料屬于典型層狀金屬復合材料，高頻、強電流、高溫和疲勞載荷等惡劣服役環境要求其具有集高導電導熱、耐腐蝕和可成形性等功能和結構為一體的綜合性能，其高效成形與性能控制技術一直是行業難點和國際研究熱點。文中旨在梳理現有金屬包覆材料制備工藝類型和特點，重點介紹固-液鑄軋復合技術的最新進展，為后續探討金屬包覆材料工業化進程中面臨的重大問題奠定基礎。

1 金屬包覆材料制備技術

1.1 固-固相復合法

固-固相復合法指初始時基體金屬與覆層金屬均為固態，在復合前二者需要進行預裝配組坯，然后通過冷、熱變形加工或特殊成形方法使其發生塑性變形，可以實現機械結合或冶金結合。該類方法最大的限制是大長徑比時預裝配組坯過程對組元尺寸精度、形狀精度等要求較高，影響連續生產效率。

1.1.1 拉拔復合工藝

拉拔復合工藝是指將基體金屬與覆層金屬預裝配組坯，然后利用錐模對復合坯料沿軸向進行縮徑拉拔，經塑性變形和彈性回復后，基體金屬與覆層金屬間形成緊密結合[12]。其特點是工藝簡單，成形效率高，尤其適合生產小直徑產品，但大長徑比時預裝配組坯較為困難，并且復合界面結合強度通常不高。

1.1.2 旋壓復合工藝

旋壓復合工藝是通過旋轉使預制復合坯料受力由點到線、由線到面，同時旋輪沿軸向推進，使覆層金屬產生塑性變形并與基體金屬緊密結合。旋壓復合工藝屬于局部連續性的加工，瞬時變形區小，因此總成形力相對較小，生產效率高，并且可加工復雜形狀產品。

1.1.3 擠壓復合工藝

傳統擠壓復合工藝是通過擠壓壓頭對裝入擠壓模具中的預制復合坯料施加外力，從而使其通過擠壓模孔成形為目標產品。優點是在極高壓力和高溫作用下復合界面可以形成冶金結合，且擠壓過程為三向壓應力狀態，可以發揮金屬的最大塑性，適合批量化生產，但易受最大行程限制，操作連續性差，成形力較大，能耗較高[13—14]。

連續擠壓包覆法是通過擠壓輪的連續轉動對模腔內的覆層金屬進行連續擠壓，同時在型腔中連續喂入基體金屬，使覆層金屬與基體金屬同時從擠壓模孔中擠出，實現二者的連續擠壓復合成形[15—17]。擠壓過程同樣為三向壓應力狀態，不受最大行程限制，能夠實現連續生產，按其擠壓模具安裝位置可以分為徑向式和切向式，但由于該方法利用摩擦力作為驅動力，因此模具磨損較為嚴重。

1.1.4 軋制復合法

軋制復合工藝是指異質金屬在強大的軋制壓力作用下發生顯著塑性變形和延伸，金屬表層破裂后裸露出潔凈且活化的新鮮金屬，從而使復合界面形成冶金結合。目標產品截面形狀決定著軋輥類型，例如扁排類產品通常采用平輥軋制[18]，長軸類產品通常采用孔型軋制[19—22]。該工藝特點是生產效率高，產量大，適合規模化生產。

1.1.5 旋鍛復合工藝

旋鍛復合工藝如圖1a所示，鍛模環繞預制復合坯料的軸線高速旋轉，同時對其進行高頻鍛打，從而使預制復合坯料發生顯著塑性變形，實現基體和覆層結合。按照鍛模徑向鍛打方式和坯料軸向進給運動，可將其分為進料式和凹進式[23]，如圖1b和c所示。該工藝具有加工范圍廣、材料利用率高、自動化程度高、生產效率高等優點，但旋鍛溫度過低時覆層金屬易破裂，因此臨界單道次變形量小，當旋鍛溫度過高時，會因變形抗力下降嚴重導致無法旋入，或因界面氧化嚴重而降低復合界面結合強度[24]。

1.1.6 爆炸復合工藝

爆炸復合工藝常規裝配方式如圖2a所示，是利用炸藥爆炸瞬間產生的沖擊波和高溫高能，使覆層金屬與基體金屬沿爆轟方向撞擊產生塑性變形，從而形成良好的冶金結合[25—26]。為了改善因邊界效應導致的爆轟末端復合棒直徑明顯縮小現象，改進的將縮徑區引出裝配方式如圖2b所示[27]。主要特點是工藝簡單，一次性瞬間成形，結合強度高，適用材料范圍廣，但比較危險，且存在化學和噪聲污染。

圖1 旋鍛復合工藝示意[23—24]

1.1.7 包覆焊接工藝

包覆焊接工藝是指利用覆層薄帶包覆基體金屬的同時，高頻焊接薄帶的縱縫制備復合坯料，后續通

常還需要進行多道次拉拔和熱處理來提高界面結合強度以達到產品尺寸要求[28]。該工藝所用設備結構簡單、生產效率高，產線典型布置如圖3所示，目前已經基本實現了生產過程的連續化、自動化和智能化[29]，但產品焊縫處為薄弱位置。

1.2 固-液相復合法

固-液相復合法指初始時基體金屬為固態而覆層金屬為液態，通過特殊的澆鑄/成形方法使液態覆層金屬均勻包覆在基體金屬的內層或外層。其優點是避免了預裝配組坯過程從而縮短了工藝流程，并且通過固-液柔性包覆可以實現連續生產，但當制備過程無成形力作用時，易出現縮孔或疏松等缺陷。

圖2 爆炸復合工藝示意[27]

圖3 包覆焊接工藝示意[28]

1.2.1 反向凝固工藝

反向凝固工藝是指經預處理和預熱的高熔點基體金屬穿過凝固器中低熔點液態覆層金屬，低熔點覆層金屬在高熔點基體金屬的表面凝固生長，即凝固生長方向從內到外，與普通凝固生長方向相反。該工藝具有低成本、低能耗、連續自動化的優點，適合制備復合薄帶或小直徑復合線材[30—31]。

熱浸鍍工藝與反向凝固工藝原理相似，只是通常覆層金屬厚度更薄，目前已經廣泛用于生產鍍層鋼鐵產品（鍍鋅、鍍鋁、鍍錫）、無氧銅桿、銅包鋼等，熱浸鍍工藝生產無氧銅桿的生產流程如圖4所示[32—33]。

1.2.2 電鍍復合工藝

電鍍復合工藝是利用電解原理在基體金屬表面鍍上薄層覆層金屬的過程，電鍍過程中，覆層金屬做陽極，基體金屬做陰極，覆層金屬的陽離子在基體金屬表面被還原形成鍍層。該工藝廣泛用于金屬表面改性，例如防止金屬氧化（如銹蝕），提高耐磨性、導電性、反光性、抗腐蝕性等作用，但覆層與基體之間屬于電沉積結合，結合力較弱[34]。

圖4 熱浸鍍工藝生產無氧銅桿生產流程示意[32—33]

1.2.3 熱噴涂復合工藝

熱噴涂復合工藝是指將液態覆層金屬霧化后噴射到基體金屬表面，賦予基體金屬沒有但服役環境所必須的表面性能的方法[35]。該工藝作為重要的表面工程技術之一，形成了系列化制備方法，例如激光熔覆、等離子噴涂、超音速火焰噴涂、電弧噴涂、普通火焰噴涂等，適合制備極薄覆層，目前已經成功應用在眾多產業領域。

1.2.4 鑄造復合工藝

鑄造復合工藝是指在固態基體金屬表面澆鑄液態覆層金屬，通過液相凝固、元素擴散、局部重熔等實現界面冶金結合。該工藝特點是工藝類型豐富，包括離心鑄造、電渣重熔、電磁連續澆注等，材料適用范圍廣，并且適用于形狀復雜的產品，既適合大型件按需定制，又適合小型件批量生產，是生產復合材料最常用的方法[36]。

1.3 液-液相復合法

液-液相復合工藝指初始時基體金屬和覆層金屬均為液態，通過控制基體金屬和覆層金屬的凝固順序，利用高溫下的界面擴散或局部熔合現象，使基體金屬與覆層金屬間形成冶金結合。其特點是工藝流程更短，可以實現連續生產，但因基體金屬和覆層金屬均需凝固，為保證鑄造質量，較長的冷卻過程將導致生產效率降低。

1.3.1 半連續鑄造復合工藝

半連續鑄造復合工藝如圖5所示，是指率先澆注液態基體金屬并使之控溫凝固，然后再澆注液態覆層金屬使之與基體金屬實現鑄造復合[37]。相比鑄造復合工藝，流程更短、能耗更低，但因該工藝基體金屬為澆注成形，因此芯部易出現鑄造缺陷。

1.3.2 連續鑄造復合工藝

充芯連續鑄造復合工藝原理如圖6所示，是指同時且分別澆注液態的基體金屬和覆層金屬，通過控溫技術使基體金屬先凝固，覆層金屬后凝固，二者實現冶金結合后由牽引裝置持續拉坯，實現連續生產。該工藝根據牽引方向可以分為水平式和垂直式，目前已廣泛應用于有色金屬復合棒材、管材的生產[38—41]。

2 固-液鑄軋復合技術研究進展

分析技術整體發展趨勢可知，固-固相復合法雖然通常情況下流程較長，但成形原理相對簡單且生產效率相對較高，而液-液相復合法通常情況下流程較短，但成形原理相對復雜且生產效率相對較低。固-液相復合法處于固-固相復合法與液-液相復合法之間，通常兼具短流程與高效率優勢，現有技術水平有望能夠揚長避短，實現柔性包覆和連續成形。對于固-液相復合法，成形過程不僅決定著復合界面，還決定著覆層金屬性能。當成形過程無塑性變形時，覆層金屬易出現疏松、縮孔等現象，而成形過程有塑性變形時則可實現致密化變形，提升覆層金屬性能。

圖5 半連續鑄造復合工藝示意[37]

圖6 連續鑄造復合工藝示意[38—41]

雙輥鑄軋技術是集快速凝固和熱軋變形為一體的近終態成形技術，其特點是能在較短時間內完成從鑄造到軋制的冷卻-凝固-成形全過程，被譽為21世紀冶金工業最具革命性的技術，而在其基礎上發展的固-液鑄軋復合技術廣泛用于制備層狀金屬復合板帶，但無法直接用于制備具有圓形截面特征的金屬包覆材料。孔型軋制技術已經成功用于管材和棒材生產，但均為固相成形，并且常為多機架連軋，孔型形狀主要有圓孔型、橢圓孔型以及多弧邊孔型等，側壁處一般利用圓角或直線過渡，輥系間孔型未完全貼合，因此，開發用于制備金屬包覆材料的固-液鑄軋復合技術仍具有一定挑戰性。

2.1 工藝原理及核心結構

基于層狀金屬復合板帶固-液鑄軋復合技術和孔型軋制技術領域的實踐經驗，率先提出了雙輥布置模式的金屬包覆材料固-液鑄軋復合工藝，如圖7a所示，鑄軋輥表面開設圓形孔型，為了避免孔型側壁處產生金屬液側漏現象，采用無過渡的正圓孔型[42]。孔型鑄軋輥、仿形側封和基體金屬共同構成近似環形熔池，基體金屬經由導位裝置導入鑄軋輥孔型中，并利用特殊的環形布流裝置將液態覆層金屬連續且均勻地向熔池澆注，在較高的溫度和軋制壓力共同作用下實現界面結合。

固-液鑄軋復合工藝中的布流至關重要，為了解決覆層金屬周向均勻分布的問題，借鑒傳統板帶鑄軋技術中布流器多級分流思想，設計了特殊的環形布流器，并且和仿形側封配合形成模塊化裝配，如圖7b所示。環形布流器采用單側澆鑄，經三級環形階梯分流，最終分為周向均勻的8個出口，隨后經錐形緩沖區匯流，最終在布流器出口處實現環形均勻布流。該方案中基體金屬和覆層金屬僅在鑄軋區內接觸傳熱，因此可以控制鑄軋區入口處的基體金屬溫度。

2.2 截面演變及成形機理

通過急停軋卡和快速水冷的方式獲得的固-液鑄軋區縱截面宏觀形貌如圖8a所示，液態覆層金屬由環形布流器澆注到鑄軋區后，與鑄軋輥、仿形側封和基體金屬進行固-液接觸換熱并逐漸冷凝形成坯殼，當達到凝固點以下時進入固-固軋制復合過程，覆層金屬致密化變形并與基體金屬結合。

圖7 金屬包覆材料雙輥固-液鑄軋復合工藝示意[42]

圖8 固-液鑄軋區截面宏觀形貌演變[43]

固-液鑄軋區等距橫截面宏觀形貌演變如圖8b所示，鑄軋區幾何形狀周向分布不均，由近似橢圓形逐漸演變為圓形。在凝固點以上，截面Ⅰ處TD側出現孔洞缺陷，截面Ⅱ時孔洞消失但邊部表面出現了微小裂紋。在凝固點以下，截面Ⅲ，Ⅳ，Ⅴ處的復合界面和邊部均未發現孔洞，到達截面Ⅴ時覆層金屬已經基本成為圓形。演變過程中，TD側覆層金屬厚度雖然基本沒有變化，但是ND側覆層金屬會在鑄軋輥作用下向TD側流動，仿形側封處會出現擠壓效果。

固-液鑄軋復合工藝集鑄造-軋制-擠壓為一體，包括凝固成形和塑性成形兩個過程，其成形原理也分為兩部分，即液態金屬充型流動連續性和固態金屬塑性變形連續性[43]。在凝固點以上，重力作用下的液態覆層金屬的充型流動性保證了凝固成形過程中圓周方向上的供給連續性。在凝固點以下，封閉變形孔型中固態覆層金屬在軋制-擠壓耦合作用下的三維塑性變形流動保證了塑性成形過程中圓周方向上的變形連續性。

2.3 界面演變及復合機理

沿鑄軋區高度方向依次取樣觀察復合界面微觀形貌演變過程，并且根據溫度和壓力演變過程分析金屬包覆材料固-液鑄軋復合機理，如圖9所示，可將完整的復合界面演變過程細分為4個階段：固-液接觸換熱階段、固-糊（半固態）鑄造階段、固-固軋制復合階段和固-固壓力擴散階段[44]。因金屬包覆材料具有圓形截面特征，離開固-液鑄軋區之后基體-覆層間仍存在顯著的配合應力作用，因此固-固壓力擴散階段是制備金屬包覆材料與層狀金屬復合板帶的差異所在。

圖9 金屬包覆材料固-液鑄軋復合機理示意[44]

固-液鑄軋復合工藝是在擴散結合、反應結合、機械嚙合等共同作用下實現復合界面的冶金結合，實際中復合界面的演變過程與基體和覆層材料的物理化學性能以及高溫下相互作用力學行為密切相關，通常是上述某些過程的有機組合。

基體與覆層材料的物理化學性能決定著固-液階段和固-糊階段的擴散程度和產物類型，例如在相同工況下制備了鈦/鋁、鋼/鋁和銅/鋁3種復合管，因鈦的穩定性要高于鋼和銅，鈦/鋁間僅形成了機械結合，而鋼/鋁間和銅/鋁間則能夠形成明顯擴散層。

高溫下復合界面相互作用的力學行為主要取決于凝固點高低，界面處存在正應力和剪應力，剪應力有利于固-固軋制復合階段的界面相對滑移，產生新鮮金屬，而正壓力和溫度是固-固壓力擴散階段的兩大主要因素，二者共同作用有利于促進界面間元素擴散，例如當凝固點較高時，界面相對滑移顯著，初始擴散層能夠完全破碎、鑲嵌，進而形成新生界面，但當凝固點較低時，界面相對滑移較弱，初始擴散層只能發生局部破碎甚至未能破碎，無法形成新生界面。

2.4 工藝優化及設備布置

金屬包覆材料由基體金屬和覆層金屬通過界面復合形成，基體金屬性能、覆層金屬性能和復合界面性能共同決定著產品綜合性能，因產品具有典型圓形截面特征，制備過程中的周向性能均勻性已經成為金屬包覆材料真正進入服役階段之前亟待解決的關鍵問題。由于雙輥布置模式時鑄軋區幾何結構周向分布不均，傳熱、凝固和變形均勻性很難調控，周向性能均勻性成為技術提升瓶頸。

基于多輥孔型軋制技術提出了三輥布置模式和四輥布置模式，原理如圖10a所示，改進核心是通過增加鑄軋輥數量調控鑄軋區幾何結構，由多個鑄軋輥共同組成圓形孔型。與雙輥布置模式相比，成形原理與復合機理相同，但多輥布置模式周向的傳熱、傳質、凝固和變形的連續性和均勻性顯著改善，從而最終保障產品周向性能的均勻性[45]。此外，環形布流過程采用液位高度控制時，基體和覆層率先進行固-液換熱，如圖10b所示，基體溫度表層高而芯部低，既有利于界面復合又可以保證較高基體強度。

多輥連軋管工藝的軋輥傳動方案有兩種方式，分別是單軸驅動和多軸獨立驅動，并且實際生產中二輥配置、三輥配置和四輥配置均已有成功應用案例。對于金屬包覆材料固-液鑄軋復合工藝而言，理論上，鑄軋輥數量越多，周向上的傳熱傳質均勻性越好，但鑄軋輥通常為輥套和輥芯配合方式，由內部循環冷卻水帶走鑄軋區內的大量熱量，設備結構更加緊湊，設計時需要考慮加工制造的可行性，例如鑄軋輥冷卻水道結構、主傳動系統、旋轉接頭尺寸等，因此鑄軋輥數量并不能無限增多。綜合考慮周向傳熱傳質均勻性和加工制造可行性，最終確定的設備方案為單軸驅動三輥傳動布置模式，如圖11a所示，該方案結構緊湊、布局合理、成本節約，采用的旋轉接頭結構如圖11b所示。

圖10 金屬包覆材料多輥固-液鑄軋復合工藝示意[45]

圖11 多輥固-液鑄軋復合設備示意[45]

2.5 力學問題及產品缺陷

固-液鑄軋復合工藝的鑄軋區內覆層金屬物理狀態發生變化，鑄軋輥-基體-覆層間相互作用，力學行為及接觸狀態演變過程較為復雜。利用FLUENT軟件對固-液鑄軋復合工藝進行熱-流耦合分析，確定了凝固點周向分布和軋制復合計算區域，假設基體為剛性體，可將固相軋制復合變形階段視為純減壁帶芯棒軋制過程，并依此推導了軋制力工程計算公式，為金屬包覆材料固-液鑄軋復合裝備設計提供了理論依據[46—47]。

鑄軋區內顯著塑性變形有利于提高界面結合強度和覆層金屬性能，但當工藝控制不當時反而會造成相應產品缺陷。當基體為棒材時，典型缺陷為邊部側耳，如圖12a和圖13a所示，其產生的主要原因是設備存在較大配合間隙，可通過一體化配加工和調控凝固點高度抑制側耳形成。當基體為管材時，典型缺陷為芯管壓扁，如圖12b所示，二輥布置模式時芯管壓扁的主要原因是周向幾何條件不均引起的變形不均，而三輥布置模式時芯管壓扁的主要原因是澆注引起的局部變形不均，此外三輥布置模式時還會出現芯管褶皺現象，如圖13b所示。鑄軋區內基體的溫度和載荷處于時變狀態，芯管在復雜熱-力條件演變過程中的失穩判據尚有待闡明。

a 邊部側耳 b 芯管壓扁

a 邊部側耳 b 芯管褶皺

3 技術現狀概述及展望

經過理論、模擬與實驗研究，金屬包覆材料固-液鑄軋復合技術的可行性和優越性已被初步證實，相關研究成果對解決金屬包覆材料高品質、高效率、短流程制備行業難題和豐富成形工藝理論具有重要意義。由于技術研發是一項連續性、系統性工程，目前該技術尚處于基礎理論與實驗研究階段，真正實現工業化中試前仍有許多關鍵問題亟待解決，例如特種孔型內復雜應力作用下的塑性變形機制、鑄軋裝備信息感知與智能控制等[48—49]。

金屬包覆材料由于結構特殊性及較高產品性能均勻性要求，需要將性能需求與制備工藝特點相結合，以固-液鑄軋復合技術為典型代表的帶有塑性變形的固-液相復合工藝將成為行業未來的一個重要發展方向。除此以外，以固-液相復合法和液-液相復合法進行初態復合組坯，以固-固相復合法進行終態性能調控的一體化組合成形工藝同樣具有良好發展前景。面對日益嚴峻的資源問題和復雜服役環境，金屬包覆材料發展過程中將面臨著如下挑戰。

1）產品質量標準體系建設及檢測。亟待開發復合界面結合強度快速檢測方法、覆層均勻性及尺寸精度在線檢測設備，并且針對具體組元匹配開展復合界面性能調控研究和依據服役性能需求制定復合界面結合強度表征標準。

2）金屬包覆材料產品極限制造。大直徑、極薄覆層、異形截面、多層包覆、多種組元等極限制造中的尺寸效應、宏觀形狀控制、微觀界面調控、性能均勻性控制等差異顯著，結合現有實踐基礎進行特種制備技術的集成與創新將成為研究熱點。

3）制備-熱處理-深加工協同發展。從復雜異形/異質金屬包覆材料的形性一體化控制機制及均勻性控制方法出發，以產品服役性能需求為目標的制備-熱處理-深加工協同發展模式將成為金屬包覆材料真正邁入工業應用的必經階段。

4）金屬包覆材料全生命周期理論。亟待構建貫穿材料性能需求分析、成套裝備設計、成形工藝優化、服役特性評估、綠色回收處理等過程的“性能-制備-服役-回收”全生命周期設計理論，對于推進金屬包覆材料綠色工業化進程具有重要意義。

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Research Progress of Solid-Liquid Cast-Rolling Bonding Technology for Metal Cladding Materials

JI Ce, XU Shi-min, HUANG Hua-gui

(a. National Engineering Research Center for Equipment and Technology of Cold Strip Rolling; b. School of Mechanical Engineering, Yanshan University, Qinhuangdao 066004, China)

Metal cladding materials as typical laminated metal cladding materials are key materials in aerospace, petrochemical engineering, power electronics, etc. Its efficient forming and performance control technology have always been an industry difficulty and international research hotspot. Firstly, typical fabrication processes of metal cladding materials at home and abroad were systematically introduced. According to the difference in the physical state of the substrate and cladding at the initial stage, the existing fabrication processes were divided into three categories: solid-solid bonding, solid-liquid bonding, and liquid-liquid bonding. The forming principles and main characteristics of preparation processes were comparatively analyzed. Then, the latest research progress of solid-liquid cast-rolling bonding technology for metal cladding materials was introduced emphatically from the aspects of process principle, forming mechanism, bonding mechanism and process optimization. The analysis results show that the solid-liquid bonding method with plastic deformation represented by the solid-liquid cast-rolling bonding technology will become an important development direction of the industry in the future. Meanwhile, the integrated bonding forming process, in which solid-liquid and liquid-liquid bonding methods are used to prepare cladding billets in the initial state and solid-solid bonding method is used to control the performance of the final state, has a good development prospect.

metal cladding materials; cast-rolling bonding; solid-solid bonding; solid-liquid bonding; liquid-liquid bonding

10.3969/j.issn.1674-6457.2021.06.002

TG306

A

1674-6457(2021)06-0012-11

2021-05-10

國家自然科學基金（51974278）；國家重點研發計劃（2018YFA0707303）

季策（1990—），男，博士生，主要研究方向為層狀金屬復合材料成形工藝及裝備。

許石民（1967—），男，博士，教授，主要研究方向為塑性成形工藝及裝備。