金属层状复合材料生产工艺简介及展望

摘 要：一个国家的发展体现在工业水平的进步，而材料工业的进步则是工业进步的基础，现今，随着科技的快速发展以及需求的提高，单一的金属在材料性能上已将无法满足现今科技工业发展的需要。同时，在金属工业的发展历程中，通过使金属进行层状复合能够有效的改善金属材料的特性，此种金属层状复合材料可以有效的将多种物理、化学、力学性能等特性不同的金属在界面上实现牢固的冶金结合而制备的一种新型复合材料。金属层状复合材料能够结合多种金属材料的特性从而有效的规避了单一金属在热膨胀性、强度、断裂韧性、冲击韧性、磨损、电性能、磁性等方面的不足，从而使得金属层状复合材料能够更好的满足现今工业中对于金属材料性能的要求，是现今金属材料发展的一个主要方向且被用于工业生产的各个方面。金属层状复合材料由于涉及到多种金属材料的复合因此其生产工艺极为复杂，在这当中，金属材料之间的复合工艺又是其中最重要的部分，文章将就金属层状复合材料的现今生产工艺及其展望进行介绍。

关键词：金属层状材料；复合技术；发展趋势；生产工艺

前言

金属层状复合材料的生产工艺是现今个主要国家在金属工艺中的主要发展方向，其通过将多种金属材料进行层状复合，从而达到有效改善其单一金属材料在材料特性中存在的一些缺陷。由于金属材料之间的特性存在一定的差别，致使对其进行复合的工艺极为复杂，是此种金属生产工艺中最重要的环节，文章将对金属层状复合材料的生产工艺进行一定的介绍。

1 金属层状复合材料简介

金属层状复合材料是由多层金属复合而成的，其通过将多层金属板经过叠压而形成，相对于颗粒增强复合材料，层状复合材料的制造工艺相对简单，同时能够达到工业应用的要求，随着科技的进步，金属层状复合材料已经由原来的双层发展到现今的多层金属材料复合，同时在制造的过程中，对于不同层板之间层板组分的合理选择以及选用相应的加工工艺，能够生产出符合工业特性要求的金属层状复合材料。通过使用金属层状复合材料能够有效地减少对于贵金属材料的使用，以较少的材料投入达到改善材料特性的目的，对于降低生产成本以及减少资源的浪费有着非常重要的意义。

2 金属层状复合材料的生产工艺

2.1 金属层状复合材料生产中的固-固相复合法

金属层状复合材料中的固-固相复合法是一种在上世纪30年代就发展起来的加工工艺，其主要原理是将两种或多种已经成型的板材通过叠加或者是轧制的方法使其能够形成多层复合的方式，从而使这种复合板材能够达到所需的性能要求。其中，复合板材所采用的轧制方法主要有热轧和冷轧两种，采用轧制的方法生产的复合板材具有生产成本较低、生产迅速以及成本板材的精度较高等优点，通过与现有的钢铁生产工艺及生产装备相结合能够实现大规模的生产，利用轧制法可复合的金属种类很多，但轧制复合往往需要进行表面处理和退火强化处理等工艺，板型控制困难，轧件易边裂，易形成脆性金属化合物，且道次轧制变形量大，需要大功率的轧机。

2.2 金属层状复合材料生产中的爆炸复合法

此种方法的主要原理是通过使用炸药作为主要的能源，从而将多种金属材料复合焊接成一体的加工工艺，采用此种加工工艺的优点是生产出来的板材具有很高的产品适应性且保留了复合材料原料的一些特性，同时生产的板材结合界面的结合强度较高，能够使得其在后续的加工过程中保持较为良好的加工特性，同时对于金属层状复合材料的大小以及形状等都具有很强的可调性且对生产设备要求较低，缺点是生产过程中会产生巨大的噪音从而不利于生产的连续进行。

2.3 金属层状复合材料生产中的爆炸-轧制复合法

此种方法结合了固-固生产法中的轧制法以及爆炸法中的一些优点，通过使用此种方法可以使得金属层状复合材料板能够生产的尺寸更大、厚度更薄、长度更长以及更细的复合金属材料，从而使得金属材料的性能克服了单一工艺中所存在的一些问题。

2.4 金属层状复合材料生产中的扩散焊接法

金属层状复合材料经过多年的发展，已经具有多种生产工艺及加工技术，扩散焊接是一种对在金属层状复合材料的复合加工中常用的技术，其能够进行多同种或不同种材料进行复合。在加热到母材熔点0.5～0.7的温度时，在尽量使母材不出现变形的程度下加压，使母材紧密接触，利用界面出现的原子扩散而实现结合的方法。

2.5 金属层状复合材料生产中的液-固相复合法

此种方法的原理是将一种（液相）的金属材料通过多种不同的方式均匀的浇铸在其他一种固态金属材料的表面，并依靠两种金属材料表面之间所产生的一定的反应来使两者之间出现结合，并在液态金属凝固后对其进行压力加工。

2.5.1直接浇铸复合法

直接浇铸复合法的制造工艺如下：首先需要将两块在内侧涂抹有剥离剂的钢板进行相应的叠合，并将两块钢板四周进行焊接后放入盛有金属液的铸模中，待到周围的液态金属凝固后进行一定的轧制，轧制完成后将焊接的钢板四周的焊缝去掉，从而可以得到分离后的两块液固复合板，在进行金属层状复合材料板的生产过程中如果做好对于加工温度的把控可以使得复合材料板具有较高的复合强度。此种方法操作方便、由于无需使用过多的机械设备以及其他附加工艺，因此，其加工成本较低，可以应用从而进行批量化生产，不足之处是由于需要将固态的金属板放置于高温下的液态液中待其凝固，在这一过程中，由于两者金属材料熔点的不同会使得高温的液态金属会对固态金属的表面造成一定程度的熔损，从而会对生产出来的金属层状复合材料板的质量造成一定的影响。双流铸造法又被称为双浇法，其主要是通过使用两种液态金属同时开始进行铸造，其主要利用的是两种合金之间的熔点差，通过将低熔点的合金首先浇注在一种特殊的扁模具中，而后通过将模具内的抽板进行一定的提升，其后再将高熔点的合金浇注在抽板提升后所留下的空位中，从而得到所需要的复合金属材料，使用此种方法需要做好时机的把控，特别是在金属液的浇注速度方面更是需要注意，从而使两层金属界面结合良好且界面稳定是比较严格的。

2.5.2 钎焊法

钎焊法的主要原理是通过利用浸润的液态金属相凝固使两种金属焊合一起的技术方法。此种方法的加工工艺简单、操作方便，能够方便、快捷的完成异种金属之间的结合，其缺点是在钎焊结合部位的硬度不高，从而使得复合材料板出现小孔、夹渣、偏析等缺陷。

3 金属层状复合材料中的表面工程技术

电镀主要是通过溶液中所含有的金属离子在导电的情况下聚集到电极中的阴极中并均匀的覆盖在阴极的表面使其形成能够与基体牢固相结合的镀覆层的过程。经过多年的发展，电镀已经成为了现今工业生产中的重要组成部分。

除了电镀外，在材料表面工程处理中还具有刷镀、化学镀以及热喷涂、化学气相沉积法、物理气相沉积等多种表面处理技术，以上这些技术都各有优缺点，应当根据金属材料表面的特性需要适合的技术。

4 金属层状符合材料的发展展望

随着科技的进步以及越来越多的新技术被应用于材料生产工艺中，现今，在金属层状复合材料的生产过程中主要有电磁成型复合、自蔓延高温合成焊接技术、激光熔覆技术、超声波焊接技术以及喷射沉积复合技术等。采用以上这些技术能够使得金属复合材料性能更高以及生产更为简单方便。

5 结束语

金属层状复合材料是工业生产中的一种材料，其克服了单一金属材料在特性方面的不足，文章主要对金属层状复合材料的生产工艺及其生产技术进行了一定的展望。

参考文献

[1]屠海令，等.有色金属进展[M].中南工业大学出版社，1995.

[3]李永松，等.不锈钢复合板制作新工艺及市场前景的研究[J].广西机械，2001.