文 献 综 述
摘要：叙述了碳钢/不锈钢复合的发展概况，介绍了几种常见复合方法的工艺特点及应用现状，采用液固相扩散复合法制备碳钢/不锈钢复合材料，研究了扩散温度、扩散时间等工艺参数对扩散复合结合区组织、成分、性能的影响，总结了元素扩散以及各区域、界面处组织的特点，概述了碳钢/不锈钢复合材料的优良性能。得出结论：随着扩散温度升高或扩散时间延长，结合区岛状组织增多，中间层的硬度明显升高，结合区抗剪强度随扩散时间的延长或温度的升高以及拉拔变形量的增加而提高。
关键词 碳钢/不锈钢扩散连接 液固相扩散复合 结合区 抗剪强度
1 碳钢/不锈钢扩散连接概况
1.1 碳钢/不锈钢复合板背景及意义
随着科学技术和工业的迅速发展，在实际产中对材料性能的要求越来越高，单一金属或合金难以满足，因此异种金属结合成的新型复合材料在国内外受到重视。金属复合材料可分为两大类[1]：一类为分散（弥散）强化型复合材料，即金属基复合材料，在复合材料的基体金属中分散有颗粒晶须或纤维等强化相；另一类为层状(结合型)复合材料，即复合材料的组元为层状分布，而不是某一种或几种组元均匀分散于另一种组元之中。层状金属复合材料是利用复合技术使两种或两种以上物理、化学、力学性能不同的金属在界面上实现牢固得冶金结合而制备的一种新型复合材料[2]。
碳钢/不锈钢复合材料是应用最广的层状金属复合材料，它利用碳钢基层保证材料的力学性能，利用不锈钢复合层提高材料的耐腐蚀、耐氧化等性能，既可降低生产成本，又能满足实际需求，与同规格的纯不锈钢相比，这种复合材料明显减少了不锈钢占有比例，节约贵重金属Cr、Ni等可达70%-80% [3]。目前碳钢/不锈钢复合材料生产方法主要有爆炸、冷拔、挤压、焊接、扩散等方法[4]。随着复合技术的应用和发展，很多更简单、实用、高效的双金属复合工艺应运而生。瞬间液相复合技术（TLP）是由D uvall等人[5]提出的材料连接新技术，是在母材之间放入熔点低于母材的第三种材料（即中间层）然后加热、保温，通过中间层熔化、母材溶解、等温凝固、成分及组织进一步均匀化四个过程而实现连接[6]。TLP复合工艺实际上是一种将钎焊与扩散焊结合起来的复合工艺，亦可称之为扩散钎焊。其操作过程与钎焊相同，但与钎焊接头性能相比，TLP复合界面的力学性能、耐高温性能均优于一般钎焊接头。
目前国内外层状金属复合材料的制备方法很多[4]，但大多数复合方法对设备要求严格，生产工艺复杂，且不易控制复合材料的性能，而一些简单的机械复合方法又无法使两种金属间实现真正的冶金结合。在待复合金属间预置低熔点合金中间层，通过中间层的熔化与待复合金属之间的液-固相扩散，可获得良好的冶金结合。东北大学祖国胤等人利用液相中间层促进碳钢/不锈钢轧制复合[7]，获得了良好的结合。但目前TLP技术多应用于单晶材料、先进陶瓷等材料的连接，其中间层多为镍基合金[8-10]及非晶态和非晶金属箔带[11]用于异种金属间大面积复合受到限制。因此经济、适用的中间层合金对液固相扩散复合十分重要。近几年已经有人将Cu及Cu基合金用于瞬间液相扩散技术中[12,13]。
1.2 碳钢/不锈钢复合板的成型工艺
本课题选用65Mn钢板与304不锈钢板为母材，或以铜箔为中间层材料来实现良好的冶金结合。目前碳钢/不锈钢复合板的成型工艺可分为固一固相复合法、液一固相复合法以及液一液相复合法。固一固相复合法包括：轧制复合法、爆炸复合法、扩散焊接法、挤压复合法、冷拔-热扩散法等；液一固相复合法包括模铸法、反向凝固法、钎焊法等；液一液相复合法主要有液-液轧制技术、双流浇注复合法、电磁连铸法。
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