金屬層狀復(fù)合材料生產(chǎn)工藝簡(jiǎn)介及展望

廖婷婷

摘 要：一個(gè)國(guó)家的發(fā)展體現(xiàn)在工業(yè)水平的進(jìn)步，而材料工業(yè)的進(jìn)步則是工業(yè)進(jìn)步的基礎(chǔ)，現(xiàn)今，隨著科技的快速發(fā)展以及需求的提高，單一的金屬在材料性能上已將無(wú)法滿足現(xiàn)今科技工業(yè)發(fā)展的需要。同時(shí)，在金屬工業(yè)的發(fā)展歷程中，通過(guò)使金屬進(jìn)行層狀復(fù)合能夠有效的改善金屬材料的特性，此種金屬層狀復(fù)合材料可以有效的將多種物理、化學(xué)、力學(xué)性能等特性不同的金屬在界面上實(shí)現(xiàn)牢固的冶金結(jié)合而制備的一種新型復(fù)合材料。金屬層狀復(fù)合材料能夠結(jié)合多種金屬材料的特性從而有效的規(guī)避了單一金屬在熱膨脹性、強(qiáng)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(fù)合材料能夠更好的滿足現(xiàn)今工業(yè)中對(duì)于金屬材料性能的要求，是現(xiàn)今金屬材料發(fā)展的一個(gè)主要方向且被用于工業(yè)生產(chǎn)的各個(gè)方面。金屬層狀復(fù)合材料由于涉及到多種金屬材料的復(fù)合因此其生產(chǎn)工藝極為復(fù)雜，在這當(dāng)中，金屬材料之間的復(fù)合工藝又是其中最重要的部分，文章將就金屬層狀復(fù)合材料的現(xiàn)今生產(chǎn)工藝及其展望進(jìn)行介紹。

關(guān)鍵詞：金屬層狀材料；復(fù)合技術(shù)；發(fā)展趨勢(shì)；生產(chǎn)工藝

前言

金屬層狀復(fù)合材料的生產(chǎn)工藝是現(xiàn)今個(gè)主要國(guó)家在金屬工藝中的主要發(fā)展方向，其通過(guò)將多種金屬材料進(jìn)行層狀復(fù)合，從而達(dá)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(duì)其進(jìn)行復(fù)合的工藝極為復(fù)雜，是此種金屬生產(chǎn)工藝中最重要的環(huán)節(jié)，文章將對(duì)金屬層狀復(fù)合材料的生產(chǎn)工藝進(jìn)行一定的介紹。

1 金屬層狀復(fù)合材料簡(jiǎn)介

金屬層狀復(fù)合材料是由多層金屬?gòu)?fù)合而成的，其通過(guò)將多層金屬板經(jīng)過(guò)疊壓而形成，相對(duì)于顆粒增強(qiáng)復(fù)合材料，層狀復(fù)合材料的制造工藝相對(duì)簡(jiǎn)單，同時(shí)能夠達(dá)到工業(yè)應(yīng)用的要求，隨著科技的進(jìn)步，金屬層狀復(fù)合材料已經(jīng)由原來(lái)的雙層發(fā)展到現(xiàn)今的多層金屬材料復(fù)合，同時(shí)在制造的過(guò)程中，對(duì)于不同層板之間層板組分的合理選擇以及選用相應(yīng)的加工工藝，能夠生產(chǎn)出符合工業(yè)特性要求的金屬層狀復(fù)合材料。通過(guò)使用金屬層狀復(fù)合材料能夠有效地減少對(duì)于貴金屬材料的使用，以較少的材料投入達(dá)到改善材料特性的目的，對(duì)于降低生產(chǎn)成本以及減少資源的浪費(fèi)有著非常重要的意義。

2 金屬層狀復(fù)合材料的生產(chǎn)工藝

2.1 金屬層狀復(fù)合材料生產(chǎn)中的固-固相復(fù)合法

金屬層狀復(fù)合材料中的固-固相復(fù)合法是一種在上世紀(jì)30年代就發(fā)展起來(lái)的加工工藝，其主要原理是將兩種或多種已經(jīng)成型的板材通過(guò)疊加或者是軋制的方法使其能夠形成多層復(fù)合的方式，從而使這種復(fù)合板材能夠達(dá)到所需的性能要求。其中，復(fù)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(chǎn)的復(fù)合板材具有生產(chǎn)成本較低、生產(chǎn)迅速以及成本板材的精度較高等優(yōu)點(diǎn)，通過(guò)與現(xiàn)有的鋼鐵生產(chǎn)工藝及生產(chǎn)裝備相結(jié)合能夠?qū)崿F(xiàn)大規(guī)模的生產(chǎn)，利用軋制法可復(fù)合的金屬種類很多，但軋制復(fù)合往往需要進(jìn)行表面處理和退火強(qiáng)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(jī)。

2.2 金屬層狀復(fù)合材料生產(chǎn)中的爆炸復(fù)合法

此種方法的主要原理是通過(guò)使用炸藥作為主要的能源，從而將多種金屬材料復(fù)合焊接成一體的加工工藝，采用此種加工工藝的優(yōu)點(diǎn)是生產(chǎn)出來(lái)的板材具有很高的產(chǎn)品適應(yīng)性且保留了復(fù)合材料原料的一些特性，同時(shí)生產(chǎn)的板材結(jié)合界面的結(jié)合強(qiáng)度較高，能夠使得其在后續(xù)的加工過(guò)程中保持較為良好的加工特性，同時(shí)對(duì)于金屬層狀復(fù)合材料的大小以及形狀等都具有很強(qiáng)的可調(diào)性且對(duì)生產(chǎn)設(shè)備要求較低，缺點(diǎn)是生產(chǎn)過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生巨大的噪音從而不利于生產(chǎn)的連續(xù)進(jìn)行。

2.3 金屬層狀復(fù)合材料生產(chǎn)中的爆炸-軋制復(fù)合法

此種方法結(jié)合了固-固生產(chǎn)法中的軋制法以及爆炸法中的一些優(yōu)點(diǎn)，通過(guò)使用此種方法可以使得金屬層狀復(fù)合材料板能夠生產(chǎn)的尺寸更大、厚度更薄、長(zhǎng)度更長(zhǎng)以及更細(xì)的復(fù)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(wèn)題。

2.4 金屬層狀復(fù)合材料生產(chǎn)中的擴(kuò)散焊接法

金屬層狀復(fù)合材料經(jīng)過(guò)多年的發(fā)展，已經(jīng)具有多種生產(chǎn)工藝及加工技術(shù)，擴(kuò)散焊接是一種對(duì)在金屬層狀復(fù)合材料的復(fù)合加工中常用的技術(shù)，其能夠進(jìn)行多同種或不同種材料進(jìn)行復(fù)合。在加熱到母材熔點(diǎn)0.5～0.7的溫度時(shí)，在盡量使母材不出現(xiàn)變形的程度下加壓，使母材緊密接觸，利用界面出現(xiàn)的原子擴(kuò)散而實(shí)現(xiàn)結(jié)合的方法。

2.5 金屬層狀復(fù)合材料生產(chǎn)中的液-固相復(fù)合法

此種方法的原理是將一種（液相）的金屬材料通過(guò)多種不同的方式均勻的澆鑄在其他一種固態(tài)金屬材料的表面，并依靠?jī)煞N金屬材料表面之間所產(chǎn)生的一定的反應(yīng)來(lái)使兩者之間出現(xiàn)結(jié)合，并在液態(tài)金屬凝固后對(duì)其進(jìn)行壓力加工。

2.5.1直接澆鑄復(fù)合法

直接澆鑄復(fù)合法的制造工藝如下：首先需要將兩塊在內(nèi)側(cè)涂抹有剝離劑的鋼板進(jìn)行相應(yīng)的疊合，并將兩塊鋼板四周進(jìn)行焊接后放入盛有金屬液的鑄模中，待到周圍的液態(tài)金屬凝固后進(jìn)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(fù)合板，在進(jìn)行金屬層狀復(fù)合材料板的生產(chǎn)過(guò)程中如果做好對(duì)于加工溫度的把控可以使得復(fù)合材料板具有較高的復(fù)合強(qiáng)度。此種方法操作方便、由于無(wú)需使用過(guò)多的機(jī)械設(shè)備以及其他附加工藝，因此，其加工成本較低，可以應(yīng)用從而進(jìn)行批量化生產(chǎn)，不足之處是由于需要將固態(tài)的金屬板放置于高溫下的液態(tài)液中待其凝固，在這一過(guò)程中，由于兩者金屬材料熔點(diǎn)的不同會(huì)使得高溫的液態(tài)金屬會(huì)對(duì)固態(tài)金屬的表面造成一定程度的熔損，從而會(huì)對(duì)生產(chǎn)出來(lái)的金屬層狀復(fù)合材料板的質(zhì)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(guò)使用兩種液態(tài)金屬同時(shí)開(kāi)始進(jìn)行鑄造，其主要利用的是兩種合金之間的熔點(diǎn)差，通過(guò)將低熔點(diǎn)的合金首先澆注在一種特殊的扁模具中，而后通過(guò)將模具內(nèi)的抽板進(jìn)行一定的提升，其后再將高熔點(diǎn)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(fù)合金屬材料，使用此種方法需要做好時(shí)機(jī)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(jié)合良好且界面穩(wěn)定是比較嚴(yán)格的。

2.5.2 釬焊法

釬焊法的主要原理是通過(guò)利用浸潤(rùn)的液態(tài)金屬相凝固使兩種金屬焊合一起的技術(shù)方法。此種方法的加工工藝簡(jiǎn)單、操作方便，能夠方便、快捷的完成異種金屬之間的結(jié)合，其缺點(diǎn)是在釬焊結(jié)合部位的硬度不高，從而使得復(fù)合材料板出現(xiàn)小孔、夾渣、偏析等缺陷。

3 金屬層狀復(fù)合材料中的表面工程技術(shù)

電鍍主要是通過(guò)溶液中所含有的金屬離子在導(dǎo)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(jié)合的鍍覆層的過(guò)程。經(jīng)過(guò)多年的發(fā)展，電鍍已經(jīng)成為了現(xiàn)今工業(yè)生產(chǎn)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(xué)鍍以及熱噴涂、化學(xué)氣相沉積法、物理氣相沉積等多種表面處理技術(shù)，以上這些技術(shù)都各有優(yōu)缺點(diǎn)，應(yīng)當(dāng)根據(jù)金屬材料表面的特性需要適合的技術(shù)。

4 金屬層狀符合材料的發(fā)展展望

隨著科技的進(jìn)步以及越來(lái)越多的新技術(shù)被應(yīng)用于材料生產(chǎn)工藝中，現(xiàn)今，在金屬層狀復(fù)合材料的生產(chǎn)過(guò)程中主要有電磁成型復(fù)合、自蔓延高溫合成焊接技術(shù)、激光熔覆技術(shù)、超聲波焊接技術(shù)以及噴射沉積復(fù)合技術(shù)等。采用以上這些技術(shù)能夠使得金屬?gòu)?fù)合材料性能更高以及生產(chǎn)更為簡(jiǎn)單方便。

5 結(jié)束語(yǔ)

金屬層狀復(fù)合材料是工業(yè)生產(chǎn)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(duì)金屬層狀復(fù)合材料的生產(chǎn)工藝及其生產(chǎn)技術(shù)進(jìn)行了一定的展望。

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