1.2常见金属复合板材的制备方法

金属层状复合材料是由两层或两层以上不同性能的金属板通过特殊的加工方法制备而成一种新型材料，其主要工艺有轧制复合法、爆炸焊接法、扩散焊接法等。其中，轧制复合法的生产效率高、工艺流程简单、尺寸精度较高、稳定性好，适合于工业化自动生产。

1.2.1轧制复合法

轧制复合法是生产复合板的一种较为普遍的方法，其原理是板材在轧机的轧制作用下，金属待复合表面产生塑性变形，金属表面破裂，洁净而活化的金属层暴露在表面，在复合板界面处形成冶金结合[9]。

轧制复合工艺一般分为表面预处理、轧制复合、扩散退火三个阶段。通常常先用丙酮或者无水乙醇清洗表面，再用钢刷打磨，目的是为了清洗表面氧化膜、油污等杂质，从而得到洁净表面。扩散退火则是为了加强结合界面原子间的扩散，使轧制复合时形成的点结合转变成面结合，从而提高界面结合强度，满足后续加工以及使用的性能要求。

轧制复合工艺的关键是初次轧制道次压下量以及扩散退火工艺的制定。如果初次轧制道次变形量过低，则板材很难复合在一起；轧制变形量过大，导致塑性较低的金属板材发生破裂，而且轧制变形对复合板的结合界面以及后续加工使用有着重要影响[11]。退火温度过高或时间过长时，因界面中间相的形成而使界面结合强度降低。

1.2.2爆炸焊接法

1944年美国人Carl发明了爆炸焊接法，通过引爆炸药释放的能量和冲击作用，使金属板材的表面发生塑性变形，并碰撞到一起，从而实现焊接的方法。根据复板与基板安装方式的不同，爆炸焊接又能分成平行法和角度法。平行法是复板和基板在安装时互相平行，板材间隙h0保持不变，而角度法则是复板和基板在安装时呈一定角度[3]。

通过爆炸焊接制备而成的复合板结合界面呈波浪形貌，具有塑性变形、扩散和熔化等特征，其最大的特点是不同金属材料间的组合具有广泛的适应性，在爆炸的瞬间能将强度相差巨大且性能互不相熔的金属板材，快速并牢固地复合成一体，形成连续的冶金结合。因此，该方法生产的复合材料的结合强度高于其它复合方法。爆炸焊接的缺点也同样明显，其复合界面存在碳的迁移且机械强度较低，同时，复合板的厚度以及质量受到很大限制，表面质量差，难以生产较薄的板材和进行连续生产作业，并且爆炸产生的污染和噪音会对周围环境产生较大影响[9]。1.2.3扩散焊接法扩散焊接法是指相互接触的金属表面，在低于其材料熔点的温度下，通过高压使金属板材叠合在一起后靠金属原子间相互扩散，从而使其结合成复合板的方法。它又分为无助剂异扩散焊接、无助剂自扩散焊接、有助剂扩散焊接、相变超塑性扩散焊接等[9]。

扩散焊接法工艺流程简单，变形量小，焊接接头质量好，应用广泛，可对性能和尺寸相差很大的材料进行焊接。但扩散焊接法对材料待焊表面的处理和装配质量的要求较高，焊接热循环时间长，生产效率低，对某些金属会引起晶粒长大，且设备投资大，能耗高。因此扩散焊接适合焊接一些特殊材料或特殊结构，应用在航天航空和核工业中较多。

1.3累积叠轧工艺（ARB）

累积叠轧工艺是剧烈塑性变形技术的一种，能够细化晶粒，制备出超细晶材料，晶粒尺寸能达到纳米级别，具有独特的显微组织以及良好的综合性能。各国的材料科学家对超细晶材料具有极大兴趣，通过不断研究来挖掘材料的巨大潜能，投入到现代化工业生产中，从而满足军事以及航天航空等领域对高性能材料的需求。