金属复合材料,是指两种或两种以上不同的金属通过冶金结合形成的复合材料,常见的有钛钢复合、 铜钢复合、 钛锌复合、钛镍复合、镍钢复合、 铜铝复合、镍铜复合等。由于可以发挥组元材料各自的优势,实现各组元材料资源的最优配置,节约贵重金属材料,实现单一金属不能满足的性能要求,金属复合材料在越来越多的领域得到了广泛的应用。
初次接触金属复合材料,一定会有疑惑,不同的金属,它们是怎样“贴”到一起的?常见的金属复合方法有以下几种,一起来了解。
金属复合材料的粘合方法及常见类型特点
一、金属复合材料的粘合方法
金属复合材料的结合主要通过物理或冶金手段实现，核心是使不同金属界面形成原子级的结合。以下是常见的8种复合方法及其特点：
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爆炸复合法
- 原理：利用炸药爆炸产生的高压冲击波，迫使两种金属表面高速碰撞，形成冶金结合。
- 特点：适合大面积复合（如板材），界面结合强度高，适用于熔点差异大的金属（如钛/钢）。
- 应用：化工设备、船舶制造。
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轧制复合法
- 热轧法：高温下轧制，通过塑性变形使金属表面破裂并新鲜金属接触结合。
- 特点：效率高、成本低，但可能产生氧化层。
- 冷轧法：室温轧制，变形率高达60%-70%，避免高温相变。
- 特点：避免脆性化合物，适合铝/铜等易氧化金属。
- 热轧法：高温下轧制，通过塑性变形使金属表面破裂并新鲜金属接触结合。
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爆炸-轧制复合法
- 原理：先爆炸复合制成坯料，再轧制至所需厚度。
- 特点：结合爆炸的高强度与轧制的精度，适用于生产薄板。
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粉末冶金法
- 原理：金属粉末压制后高温烧结，形成冶金结合。
- 特点：可复合难熔金属（如钨/铜），但孔隙率较高。
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扩散复合法
- 原理：高温高压下金属原子相互扩散，时间长达数小时至数天。
- 特点：结合均匀，适合精密部件（如核反应堆材料）。
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离心铸造法
- 原理：熔融金属浇入旋转铸型，离心力使不同金属分层结合。
- 特点：适合管状复合材料（如双金属轴承）。
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浇铸复合法
- 原理：将液态金属浇铸到固态基体表面，冷却后结合。
- 特点：适合复杂形状，但界面可能存在气孔。
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连铸连轧法
- 原理：液态金属连续浇铸到基板并同步轧制。
- 特点：高效连续生产，用于不锈钢/碳钢复合板。
二、常见金属复合材料类型及特点
金属复合材料种类繁多，以下为7种典型组合及其特性：
| 类型 | 组成 | 特点 | 应用领域 |
|---|---|---|---|
| 钛钢复合 | 钛+钢 | 耐腐蚀（钛层）+高强度（钢层），成本低于全钛。 | 化工容器、海水淡化设备 |
| 铜钢复合 | 铜+钢 | 高导电/导热性（铜）+力学支撑（钢），减少铜用量。 | 电力设备、散热元件 |
| 钛锌复合 | 钛+锌 | 锌牺牲阳极保护钛，延长耐候性。 | 建筑屋面、外墙装饰 |
| 镍钢复合 | 镍+钢 | 耐高温腐蚀（镍层）+韧性（钢层）。 | 石油炼化、核电设备 |
| 铜铝复合 | 铜+铝 | 轻量化（铝）+导电性（铜），成本仅为纯铜的1/3。 | 电缆、热交换器 |
| 钛镍复合 | 钛+镍（形状记忆合金） | 超弹性、耐疲劳，生物相容性好。 | 医疗支架、航空航天部件 |
| 镍铜复合 | 镍+铜（蒙乃尔合金） | 耐海水腐蚀，强度高。 | 船舶管道、海洋工程 |
三、总结
- 粘合技术：8种主流方法，以爆炸法、轧制法应用最广，扩散法适合高精度需求。
- 材料种类：至少7种常见组合，覆盖耐蚀、导电、轻量化等需求，年增长率约12%（据Grand View Research数据）。
- 趋势：向多层、超薄、异形复合材料发展，例如5层铝-钛-钢复合板用于新能源汽车电池壳体。
- 更多阅读：再说：金属复合材料是怎样“贴”到一起的？
