根據(jù)多層復(fù)合材料在制備過程中組員材料的不同物理狀態(tài),，可以將多層復(fù)合材料的制備方法大體分為三類：固相-固相復(fù)合、液相-固相復(fù)合,、液相-液相復(fù)合,。固相-固相復(fù)合的方法主要有爆炸焊接法,，軋制法、擴(kuò)散法,，以及不同的方法組合,，我司研制的真空熱壓燒結(jié)設(shè)備以及sps燒結(jié)設(shè)備也可應(yīng)用在該領(lǐng)域。液相-固相復(fù)合主要包括鑄軋法,、反向凝固法,、堆焊法、噴射沉積法等,。液相-液相復(fù)合主要包括電磁連鑄法等,。本期著重介紹固相-固相復(fù)合的方法,。

爆炸焊接法：爆炸焊接法是以炸藥作為能源，利用爆炸產(chǎn)生的高速沖擊作用于不同的連接組元之間,，在極短的時間內(nèi)發(fā)生劇烈的碰撞,、變形、甚至熔化,，從而實(shí)現(xiàn)界面的牢固連接,。由于界面之間的作用時間極短，不會出現(xiàn)明顯的擴(kuò)散層,，也不會生成脆性的金屬間化合物,，該工藝對設(shè)備要求不高，工藝相對簡單,，成本較低,，特別適用于強(qiáng)度、熔點(diǎn)等差異較大的合金和金屬復(fù)合材料的制備,。但是由于爆炸高能快速的特點(diǎn),，在界面多呈現(xiàn)波浪形、結(jié)合強(qiáng)度較低,、可控性差,，且不合適制備厚度較薄的板帶材的制備。另外,，爆炸產(chǎn)生的噪聲污染與環(huán)保問題往往是限制其應(yīng)用的重要因素,。

軋制法：軋制法分為熱軋復(fù)合和冷軋復(fù)合。其基本原理是,，在軋機(jī)較大的壓力作用下（或者耦合高溫的熱效應(yīng)）,，使得不同材料組元表面的氧化膜破碎，裸露出新鮮的金屬表面,。在連續(xù)且較大的塑性變形作用下,，使得裸露處新鮮接觸表面形成機(jī)械咬合及原子間的鍵合，從而形成牢固的結(jié)合界面,。在熱軋復(fù)合的過程中,，界面氧化問題是影響界面結(jié)合的一大問題。為了防止熱軋過程中界面的氧化,，目前多采用預(yù)先焊接的方法,，即先將組元按照一定的順序裝配在一起,，再通過焊接將四周密封來大限度地降低氧化現(xiàn)象,。而對于冷軋復(fù)合來說，往往存在一個臨界下壓量值,，當(dāng)變形量超過該臨界值后才能獲得良好的界面結(jié)合,。傳統(tǒng)認(rèn)為首道次的下壓量大于５０％時就能獲得良好的界面,，但對于某些材料而言，單道次下壓量并不是充要條件,，同時對總下壓量也有相應(yīng)的要求,。目前多采用三步法工藝，即“表面處理＋乳制＋退火”,，來獲得界面結(jié)合良好,、尺寸精度高的復(fù)合材料板坯。整體而言,，軋制法對組元材料成分,、表面質(zhì)量、工藝參數(shù)要求比較嚴(yán)格,，工藝相對比較復(fù)雜,，且對材料尺寸有所限制。

擴(kuò)散法：擴(kuò)散法是把經(jīng)過表面清理的金屬板材按照一定的順序堆疊在一起,，在高溫下保持一定的時間,，通過原子間的互擴(kuò)散將不同材料結(jié)合在一起，形成牢固的結(jié)合,。在擴(kuò)散的過程中,，往往會附加一定的壓力，使得不同組元之間保持一種壓緊的狀態(tài),，但該壓力并未使不同組元發(fā)生明顯的宏觀塑性變形,，在界面附近的殘余應(yīng)力較少。在異質(zhì)金屬固態(tài)擴(kuò)散的過程中,，界面的結(jié)合先后經(jīng)歷點(diǎn)接觸,、面接觸及體接觸三個階段。在擴(kuò)散的初期,，主要是多點(diǎn)的物理接觸階段,。在界面附近的原子依靠變形，使得異質(zhì)原子之間的距離逐漸變小,，達(dá)到形成微弱的化學(xué)鍵的條件,。第二階段為化學(xué)交互作用階段。隨著擴(kuò)散進(jìn)行,，接觸位置直接由點(diǎn)接觸變?yōu)槊娼佑|,，并形成激活中心，在界面兩側(cè)產(chǎn)生物理和化學(xué)的交互作用,，終形成穩(wěn)定的化學(xué)鍵,。在形成面接觸之后，通過結(jié)合面向界面周圍三維立體空間擴(kuò)散,，終形成冶金結(jié)合,，該階段為“體”擴(kuò)散階段,。

累積疊軋法（ＡＲＢ）：累積疊軋法是一種基于劇烈塑性變形來制備超細(xì)晶結(jié)構(gòu)材料的方法。主要的工藝流程為：母材預(yù)處理＋堆疊＋軋制＋對半切割＋堆疊＋軋制…,，每完成一個工藝循環(huán)就稱為一個道次,。通過這種方法獲得的樣品厚度與初始樣品的厚度相同，但是層數(shù)卻逐漸增加,，且每一層均產(chǎn)生巨大的變形,。若初始層數(shù)為２層，經(jīng)過ｎ道次后,，后的層數(shù)為２ⁿ,。通過ＡＲＢ方法，一方面可以實(shí)現(xiàn)異質(zhì)材質(zhì)的結(jié)合,，另一方面也可以實(shí)現(xiàn)多層復(fù)合材料的劇烈塑性變形,，獲得多層復(fù)合材料的超細(xì)晶組織。

熱壓燒結(jié)法：

    具體過程是把松散粉末或粉末壓坯同時施加高溫和外壓,，在石墨模具中的松散粉末在高壓下被加熱燒結(jié),，從而形成固定形狀的產(chǎn)品。加熱方式有電阻式,、感應(yīng)式等方法,；加壓主要用機(jī)械加壓或液壓加壓等。熱壓燒結(jié)的特點(diǎn)：熱壓燒結(jié)由于加熱加壓同時進(jìn)行,，粉料處于熱塑性狀態(tài),，有助于顆粒的接觸擴(kuò)散、流動傳質(zhì)過程的進(jìn)行,，因而成型壓力僅為冷壓的1/10,；還能降低燒結(jié)溫度，縮短燒結(jié)時間,，從而抵制晶粒長大,，得到晶粒細(xì)小、致密度高和機(jī)械,、電學(xué)性能良好的產(chǎn)品,。無需添加燒結(jié)助劑或成型助劑，可生產(chǎn)超高純度的陶瓷產(chǎn)品,。熱壓燒結(jié)的缺點(diǎn)是過程及設(shè)備復(fù)雜,，生產(chǎn)控制要求嚴(yán)，模具材料要求高,，能源消耗大,，生產(chǎn)效率較低，生產(chǎn)成本高。

圖1上海皓越生產(chǎn)的熱壓燒結(jié)爐（左）外觀（右）爐內(nèi)構(gòu)造

    放電等離子（SPS）燒結(jié)法：放電等離子燒結(jié)（SPS）是一種低溫,、短時的快速燒結(jié)法,，可用來制備金屬,、陶瓷,、納米材料、非晶材料,、復(fù)合材料,、梯度材料等。它是一種利用通-斷直流脈沖電流直接通電燒結(jié)的加壓燒結(jié)法,。通-斷式直流脈沖電流的主要作用是產(chǎn)生放電等離子體,、放電沖擊壓力、焦耳熱和電場擴(kuò)散作用,。燒結(jié)過程中,，電極通入直流脈沖電流時瞬間產(chǎn)生的放電等離子體，使燒結(jié)體內(nèi)部各個顆粒均勻的自身產(chǎn)生焦耳熱并使顆粒表面活化,。SPS燒結(jié)過程可以看作是顆粒放電,、導(dǎo)電加熱和加壓綜合作用的結(jié)果。除加熱和加壓這兩個促進(jìn)燒結(jié)的因素外,，在SPS技術(shù)中,，顆粒間的有效放電可產(chǎn)生局部高溫，可以使表面局部熔化,、表面物質(zhì)剝落,；高溫等離子的濺射和放電沖擊清除了粉末顆粒表面雜質(zhì)（如去處表面氧化物等）和吸附的氣體。

圖2上海皓越生產(chǎn)的放電等離子燒結(jié)爐（左）外觀（右）爐內(nèi)構(gòu)造

 皓越科技針對市場需求,，不斷研發(fā),，改進(jìn)技術(shù)，推出性能優(yōu)異的熱處理設(shè)備,，并提供相應(yīng)的技術(shù)支持,，助力國內(nèi)復(fù)合材料市場，為復(fù)合材料行業(yè)的熱處理工藝提供相應(yīng)的技術(shù)咨詢,。

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