1.选题的目的和意义

随着现代科学技术的迅速发展，对材料各方面性能的要求也日益提高，单一的金属、陶瓷、高分子等工程材料已难以满足科技发展所需要的性能要求，于是集不同材料的物理、化学、力学性能以及性价比优势于一体的复合材料技术及其产品得到了越来越广泛的应用。作为一种高技术新型材料，金属复合材料改善了单一金属材料的强度、冲击韧性、断裂韧性、磨损、热膨胀性、电性能、磁性能等诸多性能上的缺点 [1]，有效地利用了组成材料的特性，获得更加优异的综合性能，从而广泛应用于汽车、航空航天、核工业、微电子、医疗、石油化工等领域[2,3]。

金属复合材料是指以金属及合金为基体的复合材料[4]。不仅能够保持原有组成部分的优点，而且能够产生原组分所不具备的新功能。一般来说，金属复合材料可分为两大类[5]，一类为分散强化型复合材料，即常说的金属基复合材料，是在基体金属中分散有颗粒、晶须或纤维等强化相的复合材料；另一类为层状金属复合材料，即构成复合材料的组元成层状分布，而非某一种或几种组元均匀分散于另一组元之中。其中金属层状复合材料可分为金属复合板、金属复合线、金属复合管等。

金属复合板的研究最早始于1860，工业性生产始于20世纪30年代[6,7]。当时美国为了提高强度，降低成本，开始了镍复合钢板的生产，其后不断进行技术开发，旨在提高复合板的结合性能。20世纪30年代，苏联也对铝、锡、钢等金属与合金的复合材料进行了初步研究，所采用的生产工艺主要有爆炸法、轧制法、铸造法、扩散焊接法等[6]。其中，对冷轧复合法的工艺及力学性能研究较为深入，试生产了在08F钢基体上复合18-8型不锈钢的三层夹芯耐蚀复合板[3]。20世纪50～60年代，英国伯明翰大学等单位对固相复合进行了较为系统的研究，取得了很大成就。日本在复合材料方面的研究虽起步较晚，但进步迅速，近年来成为从事金属复合材料研究最多的国家之一[6]。

我国的复合板研制始于20世纪60年代初，主要方法有热轧、爆炸焊接、冷轧、爆炸焊接 轧制等[8]，主要研究单位有东北大学、上海钢铁研究所、武汉科技大学、北京科技大学等。目前，太钢、济钢、柳钢等已实现不锈钢复合板的产品化生产[8-10]。我国于90年代初期从国外引进不锈钢复合管生产技术，并开始在国内尝试推广使用[11]。同时国内也对引进机组进行改造，制造不锈钢复合管并投入使用，如黑龙江钢棉复合管厂、常州天山复合钢管厂等企业已开始批量化生产[11]。

不锈钢复合板是一种以碳钢为基板，用不锈钢在单面或双面进行包覆的双金属高效节能材料，充分利用了碳钢基材和不锈钢覆层的最佳性能，兼顾了不锈钢的耐蚀性和碳钢良好的力学性能等优点，同时由于不锈钢所占的比例较小，所以可以节约大量的铬、镍等贵重合金元素，其价格仅为纯不锈钢管价格的60%左右，材料的性价比得到了显著的提高。基于上述因素，不锈钢复合板在腐蚀性较强的石化企业、石油、水利建设、核工业以及医药、食品加工等领域获得广泛认同[11]。随着市政建设、结构网架、医护、轻工、车船制造等行业的发展，对于碳钢/不锈钢复合材料的要求量不断增加，不锈钢复合板的使用范围也在不断扩大[11]。

2.金属复合板复合工艺

2.1　固-固复合

2 .1 .1　轧制复合法

　　目前世界上80%的复合板采用轧制复合法生产。轧制复合法是让两种表面洁净的金属相互接触，通过加热和塑性变形的方法使原子间高度扩散作用，以达到连续的冶金结合的复合方法[9]。其基本原理是指金属板在受到轧机施加于其上的强大压力作用下，在两层金属的待复合表面发生塑性变形，使表面金属层破裂[7]。随后，洁净而活化的金属层从破裂的金属表面露出，由于强大压力的作用，形成平面状的冶金结合状态，在接下来的热处理过程中结合面继续扩大，形成稳固结合[12,13]。轧制复合法的复合界面机理一般认为有三个阶段：物理接触的形成阶段、实质上属于压力焊。轧制复合法可分为热轧复合法和冷轧复合法。