摘要：金属层状复合材料是指两种或多种异种金属经过特殊工艺实现冶金结合后形成的层状材料，其中各层金属仍保持原有的金属特性，但其整体的强度、硬度、导电、导热、耐磨和耐高温等性能均得到很大的提高。
关键词：金属层状复合材料；焊接技术现状；发展；
金属层状复合板综合了各组元金属的优点，弥补了各自的不足，可改善材料的力学性能、耐腐蚀性等诸多性能，从而具有优良的综合性能，广泛应用于汽车、国防军工、石油化工、能源、电力、生活用品等领域。焊接是材料加工过程中的重要工序之一，很多金属层状复合板都需经焊接成形，焊接技术的发展有利于推广层状复合材料的应用，而目前关于层状金属复合材料焊接方面的研究不多。
一、金属层状复合材料焊接技术现状
1. 气相沉积法。气相沉积技术通常根据气相物质的产生方式将其分为物理气相沉积法和化学气相沉积法。其中物理气相沉积的基体温度较低，研究重点主要是研究制备功能化的复合膜材料，且还有薄膜材料越来越丰富和应用范围不断扩大的趋势。化学气相沉积简称为 CVD，在国内主要被用于无机材料制备薄膜，在金属复合材料的制备中应用较多的主要为制备金属铱的高温涂层材料和金属钯的化学气相沉积。气相沉积技术多被用于金属基体表面镀层膜材料的制备，在研究金属钨涂层的制备工艺时提出使用气相沉积技术制备金属钨涂层的可行性，通过在金属钼的基体上结合钨涂层制备钼 / 钨金属层状复合材料，其金属复合材料结合界面可达到 2μm 的扩散层，相比适用范围较广的物理气相沉积技术制备钨涂层易出现密度、厚度不均等问题，化学气相沉积技术制备钨涂层可获得理论密度 99% 以上和可控厚度的金属钨涂层材料。除此之外，利用气相沉积技术在金属镁或镁合金的表面镀上保护膜层制备金属复合材料，以此改变金属镁活跃的化学性质也解决了镁合金易腐蚀的特性。一般而言通过气相沉积技术制备的金属涂层具有良好的基体结合能力和较高的致密度，这有利于复合材料表面性能的提升和复合材料的稳定性。
2. 表面工程技术。电镀，就是使具有导电表面的工件与电解质溶液接触，在外电流的作用下形成与基体牢固结合的镀层。电镀的历史悠久，自动化程度较高，但产生的废液会对环境造成污染。刷镀的基本原理与电镀相同，差别在于不用电镀槽。它是通过饱吸电解液的镀笔（阳极）与零件（阴极）的运动接触，使电解液中的金属离子沉积在零件上形成金属镀层。刷镀适用于大型固定设备、盲孔零件、样品和实验工件等，也可用于磨损或损伤部件的修复，但刷镀也存在许多缺点，如劳动强度大，镀液及阳极包缠材料消耗大等。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆化学镀也称为无电解镀，不使用外电源，利用还原剂使溶液中的金属离子在基体表面还原沉积。化学镀的前处理工艺较为简单，能获得厚度均匀的镀层，镀层空隙少、致密性好、耐磨性强，但镀液稳定性差，而且沉积速度慢，工作温度高。热喷涂是利用热源将喷涂材料加热熔化或软化，靠热源自身的动力或外加的压缩气流将溶液雾化，并以一定速度喷射到基体表面形成涂层。热喷涂应用范围广，设备结构简单、重量轻，有利于现场作业，但涂层组织一般都有孔隙，质量稳定性和可靠性较差。
3. 扩散焊接法。扩散焊接是一种常用的复合加工技术，能对许多同种或不同种材料进行复合。其主要工艺原理是，将母材加热到 0.5 ～ 0.7 T 熔的温度，在尽量保证母材不产生塑性变形的情况下加压使其紧密接触，通过界面产生的原子扩散实现结合。该法分为无助剂自扩散焊接、无助剂异扩散焊接、有助剂扩散焊接、过渡液相扩散焊接和相变超塑性扩散焊接。扩散焊接法适用于一些难焊的高温合金（特别是铸造高温合金），可获得与基体性能一致的接头性能，没有宏观变形，接头残余应力小；但扩散焊接产品界面的力学性能较差，且对生产设备的要求较高。
二、发展
未来的金属层状复合材料必将有更加广阔的空间，也将在以下几个方面取得突破：（1）金属层状复合材料的成分设计合理化、质优化。金属层状复合材料目前使用较为广泛的大多为铜 / 铝层状复合材料、铝 / 钛层状复合材料、铅 / 镁层状复合材料、铜 / 钼层状复合材料和钼 / 银层状复合材料等。随着更多的科研投入和科学的进步，未来必将能开发出更多具有不同成分金属的复合材料以满足工业生产需要。（2）制备工艺高产化、低成本化。目前使用较多的金属层状复合材料制备方法主要可分为固 / 固相复合、固 / 液相复合、液态复合铸造和气相沉积等方面。但这些制备方法无一不存在或多或少的缺点，未来的金属层状复合材料生产也必将在制备工艺上取得更大的进展以进一步降低成本，提高生产效率。（3）金属层状复合材料的应用大众化。国内目前金属层状复合材料的应用大多集中于部分高端领域，这与复合材料的制备成本居高不下具有直接关系，但未来随着金属层状复合材料制备成本的降低，金属层状复合材料的应用将实现大众化，金属层状复合材料将能走进生活，获得更加广泛的认知。
金属层状复合材料具有高强度、高韧性、耐腐蚀等综合性能，是机械制造业，尤其重大装备制造业应用的重要工程结构材料之一。焊接方法是复合材料重大装备制造的必要金属加工工艺。因此，探讨金属层状复合材料制备工艺及其在重大装备工程的应用、分析金属层状复合材料焊接技术现状及其焊接技术特点具有工程实际意义，对金属层状复合工程结构材料焊接技术研究具有一定指导作用。
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论文作者:李奔
论文发表刊物:《建筑细部》2018年第26期
论文发表时间:2019/7/17
标签：层状论文; 复合材料论文; 金属论文; 基体论文; 气相论文; 涂层论文; 材料论文; 《建筑细部》2018年第26期论文;