隨著(zhù)科學(xué)技術(shù)的發(fā)展和進(jìn)步，對材料的性能要求也越來(lái)越高，傳統材料由于結構單一，綜合性能不夠突出，難以滿(mǎn)足對多性能耦合要求的服役環(huán)境。但是由多種不同性能的材料通過(guò)物理或者化學(xué)方法結合制備而成的復合材料，既能保持各組元材料獨特的性能，也能取長(cháng)補短，產(chǎn)生協(xié)同效應，使新制備的復合材料綜合性能遠優(yōu)于各組員材料的性能，從而滿(mǎn)足不同復雜工況的要求。自然界中也有很多類(lèi)似的結構，軟/硬相結合的多層結構可以提高其強度硬度的同時(shí)也能有很好的韌性。下圖為貝類(lèi)外殼的層狀結構。 

 

圖1貝類(lèi)外殼顯微結構

 

    由于異種金屬多層結構的復合材料具有優(yōu)良的物理、化學(xué)、力學(xué)性能而受到了越來(lái)越廣泛的關(guān)注。例如zhang^[1]等學(xué)者采用軋制和退火工藝制備了一種Ag/Cu雙金屬多層復合材料，經(jīng)過(guò)冷軋之后，Cu層會(huì )產(chǎn)生明顯的纖維狀組織，而Ag層為模糊的等軸晶組織。退火后，不同組織層中出現了不同程度的再結晶，而且Cu層和Ag層之間有互擴散現象發(fā)生，并且Cu在Ag層中的擴散更加明顯。

 

圖2復合材料經(jīng)過(guò)室溫軋制（左）400℃退火4.5h（中）800℃退火4.5h（右）顯微結構

 

    而su^[2]等學(xué)者研究發(fā)現退火處理后的AA1050/AA6061板材經(jīng)過(guò)累積軋制的超細晶多層復合材料在不同道次下界面會(huì )呈現不同特征，初始三個(gè)道次內，不同鋁合金母材基本上能夠同步協(xié)調變形，但是當軋制次數變多時(shí)，AA6061界面就會(huì )發(fā)生頸縮，斷裂，最終發(fā)生界面紊亂。

 

圖3復合材料經(jīng)1道次（左）3道次（中）5道次（右）疊軋后顯微照片

 

圖4界面形態(tài)發(fā)展示意圖初始狀態(tài)（左）低循環(huán)變形（中）高循環(huán)變形（右）

 

    Liu^[3]等人通過(guò)溫軋制備了Mg/Mg和Mg/Al/Mg多層復合材料，并對不同下壓量下微觀(guān)組織組織的變化和性能做了相關(guān)研究，結果發(fā)現，400℃的直至溫度下，Mg/Al/Mg臨界下壓量為20%，遠低于Mg/Mg的臨界值。當變形量在40%時(shí)，Mg層均發(fā)生了動(dòng)態(tài)再結晶，同時(shí)，在溫軋過(guò)程中，由于界面結合時(shí)間較短，在界面中沒(méi)有形成Mg-Al金屬間化合物。而當下壓量在35%時(shí)，Mg/Mg和Mg/Al/Mg多層復合材料均達到很高的抗拉強度。

 

圖5Mg/Mg30%壓彎率（左）Mg/Al/Mg30%壓彎率（中）Mg/Mg50%壓彎率（右）彎曲試驗

 

    目前，針對多層金屬復合材料的研究多集中于低熔點(diǎn)、低強度、變形匹配性好、延展性好、強度差異不大的兩種或多種純金屬及其合金材料的復合，它們容易進(jìn)行變形和相互協(xié)調變形，能夠形成界面連續的多層復合材料。例如，鋁-鋁、鋁-銅、鋁-鎳、鋁-鈦、銅-鈮、鋁-鎂，鋁-鋼等。如果多層復合材料組元的力學(xué)性能差異過(guò)大或者組元變形能力很差勢必會(huì )影響復合材料整體的協(xié)調變形，對界面的結合質(zhì)量也提出了更高的要求。目前的重點(diǎn)研究方向在于制備變形能力及力學(xué)性能優(yōu)異的多層金屬復合材料。

 

    皓越科技針對市場(chǎng)需求，不斷研發(fā)，改進(jìn)技術(shù)，推出性能優(yōu)異的熱處理設備，并提供相應的技術(shù)支持，助力國內復合材料市場(chǎng)，為復合材料行業(yè)的熱處理工藝提供相應的技術(shù)咨詢(xún)。

 

    [1] L. Zhang et al. Behaviors of the interface and matrix for the Ag/Cu bimetallic laminates prepared by roll bonding and diffusion annealing. [J] Materials Science & EngineeringＡ,2004,371(1-2):65-71.

 

    [2] Su L et al. Ultrafine grained AA1050/AA6061 Ultrafine grained AA4050/AA6061 composite produced by accumulative roll bonding. [J] Materials Science and Engineering A 2013,559:345-351.

 

    [3] Liu C Y, et al. Microstructures and mechanical properties of Mg/Mg and Mg/Al/Mg laminated composites prepared via warm roll bonding [J]. Materials Science & EngineeringＡ,2012,556:1-8.