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碳钢/不锈钢复合材料的研究现状

金属层状复合材料由于其保留基体材料的优良性能还能产生新的特性在日常生产和生活中广泛应用。而碳钢/不锈钢复合材料是应用最广的金属层状复合材料，目前的研究主要集中在优化复合工艺和提高接头性能以及对新的复合方法和工艺的研究，如自蔓延高温合成技术、超声焊接复合、激光熔敷技术等。对于瞬间液相复合技术的研究有很多，大多都集中在研究复合新的基体材料、经济适用的中间层材料、优化工艺等。87867

1 碳钢/不锈钢复合材料的应用

碳钢/不锈钢复合材料既有不锈钢的耐腐蚀性，又有碳钢的高强度，还节约了生产成本，同时，不锈钢表面光洁美观、耐用，因此碳钢/不锈钢金属复合材料在实际生产和生活中应用非常广泛。国内外广泛用于石油、化工、制盐、核工业、食品工业、航空、船舶、机械、农业、家电、汽车、水利设施建设等行业。建筑装修、结构网架、轻工业、家具、医疗设备、纺织业及车船制造业等行业发展的同时，使需求量不断增加，使用范围也不断扩大。论文网

2 碳钢/不锈钢复合材料的复合技术

目前国内外对层状金属复合材料的制备方法有很多[4]，但大多数对设备要求严格，生产工艺复杂，复合材料的性能不易控制，而一些简单的机械复合又不能使金属间形成牢固的冶金结合。因此，很多研究在金属间放置低熔点合金作为中间层，中间层熔化后与待复合金属实现液-固相扩散，界面可形成良好的冶金结合。东北大学的祖国胤等人，利用低熔点中间层促进碳钢/不锈钢的轧制复合[20]，使界面获得良好的结合。

TLP复合技术的原理类似于钎焊，钎焊是利用熔点低于基体金属的材料作为连接物，低熔点金属熔化后浸润界面并充满连接间隙，然后冷却结晶形成结合面，而TLP复合技术是通过薄中间层合金在一定温度和压力下，在界面上与基体材料发生冶金反应形成液相，液相中的降熔元素迅速扩散使母材瞬时液化，随后发生等温凝固[21]而完成焊接过程。等温凝固发生后，虽然界面处组织与母材基本相似，但在成分、结构上仍存在区别，因此，保温一定时间使接头的成分、结构均匀化是很有必要的。

TLP技术应用的中间层多为镍基合金[21-23]和非晶金属箔带[24]，用于大面积复合异种金属受到限制，因此近几年很多人研究更经济的中间层合金，已成功将 Cu 及 Cu 基合金作为中间层用于TLP复合技术中[25,26]。 

也有许多学者研究扩散复合的工艺参数对结合区的组织和性能的影响，主要集中在扩散温度和保温时间对结合区组织成分以及对结合区显微硬度和结合强度的影响。对于以铜作为中间层材料的扩散复合过程，一般来说，随着扩散温度升高和保温时间的延长，元素扩散激活能增加，母材元素向中间层的溶解速度与中间层元素向母材扩散速度加快也更充分，扩散量大大增加，碳钢/铜界面的岛状组织[27]明显增多，中间层明显增宽。界面处的岛状组织具有较高的硬度，随着扩散温度的升高或保温时间的延长，元素扩散加剧，固溶强化作用加强，岛状组织的硬度明显升高，而且岛状组织长大向中间层中延伸，体积分数增多，起到了弥散强化作用使结合区硬度和强度升高