工程科学学报，第43卷，第1期 3.2ARB技术研究现状 Powder delivery nozzle 近三十多年来，关于LMCs的研究从未停止， 科研工作者针对不同的材料体系、不同的制备技 术及工艺参数进行了大量研究，ARB技术被认为 是生产两种或多种组分LMCs最合适的方法.许 Laser beam 多双金属结构，例如A/Al、AI/Cu、A/Ti、A1/Ni、 Powder stream Shielding Cu/Ta、Cu/Zn和Zn/Sn等都可以通过ARB工艺很 gas 好地制备.Li等总结了所有可以通过CRB或 Material I ARB制备的双金属体系以及它们的晶体结构，如 Material 2 Material 1 图3所示.除了双金属结构，很多三金属结构，如AV Substrate Ti/Al、A/Cu/Sn、Al/Cu/Sn和AI/Ti/Mg等，也可以通 过ARB工艺生产.与单种材料相比，LMCs通常具 图2DLD制备LMCs示意图 有更好的疲劳强度.对于不同类型金属材料的组 Fig.2 Schematic of LMCs prepared by DLD 合，界面处存在强度和弹性模量的梯度，这将导致 工大学和空军工程大学等高校也有报道对爆炸复 裂纹的扩展在接近软-硬材料界面处受到阻碍而 合法制备LMCs的研究，其研究内容包括对工艺 发生分支，从而延长材料的疲劳寿命.此外，ARB技 组织、界面行为、力学性能、疲劳性能、电化学腐 术的大塑性变形特征导致很多材料体系通过ARB 蚀性能等的研究，除了MgAL,还包括Ti/Steel、. 工艺都可以获得超细品微观结构，与原始的粗品 Ti/Steel/Ti、Al/steel和哈氏合金/Steel等材料体系 材料相比，其强度和疲劳性能进一步提高9 就材料体系而言，爆炸复合法制备的LMCs在国 近五年来，除了针对不同材料体系的研究，轧 内主要应用于军工、船舶等领域.目前国外从事 制过程中的塑性不稳定问题也被广泛提及和研 爆炸复合材料生产和研发的企业主要有美国的 究.在轧制过程中，LMCs材料各层显微组织变化 DMC公司和日本的旭化成公司，其产品广泛应用 有两种模式：一种是在轧制过程中保持层间连续 于电力、化工、湿法冶金和近海工程等领域刀 性，并根据整体宏观应变减小各组分的厚度：另一 hep bcc rho Ni Pd Pt AgCuAu Al Sn Pb In Zr Ti Be ZnCdMg TI WFe Li Bi rho Bi bcc Fe ⊙ hcp Be fec Successful cold bonding ■ Successful ARB Successful cold bonding and ARB Pd Ni Note:The bcc,fcc,hcp,rho stand for body-centered cubic,face-centered cubic,close-packed hexagonal and rhombohedral respectively 图3可以通过CRB或ARB制备的双金属体系以及它们的品体结构⑧ Fig.3 Chart of metals suitable for cold bonding by rolling and/or by applying pressure and ARB,according to lattice structure and hardness of metals工大学和空军工程大学等高校也有报道对爆炸复 合法制备 LMCs 的研究，其研究内容包括对工艺、 组织、界面行为、力学性能、疲劳性能、电化学腐 蚀性能等的研究 ，除 了 Mg/Al，还包 括 Ti/Steel、 Ti/Steel/Ti、Al/steel 和哈氏合金/Steel 等材料体系. 就材料体系而言，爆炸复合法制备的 LMCs 在国 内主要应用于军工、船舶等领域. 目前国外从事 爆炸复合材料生产和研发的企业主要有美国的 DMC 公司和日本的旭化成公司，其产品广泛应用 于电力、化工、湿法冶金和近海工程等领域[17] . 3.2    ARB 技术研究现状 近三十多年来，关于 LMCs 的研究从未停止， 科研工作者针对不同的材料体系、不同的制备技 术及工艺参数进行了大量研究，ARB 技术被认为 是生产两种或多种组分 LMCs 最合适的方法. 许 多双金属结构 ，例 如 Al/Al、 Al/Cu、 Al/Ti、 Al/Ni、 Cu/Ta、Cu/Zn 和 Zn/Sn 等都可以通过 ARB 工艺很 好地制备. Li 等[18] 总结了所有可以通过 CRB 或 ARB 制备的双金属体系以及它们的晶体结构，如 图 3 所示. 除了双金属结构，很多三金属结构，如 Al/ Ti/Al、Al/Cu/Sn、Al/Cu/Sn 和 Al/Ti/Mg 等，也可以通 过 ARB 工艺生产. 与单种材料相比，LMCs 通常具 有更好的疲劳强度. 对于不同类型金属材料的组 合，界面处存在强度和弹性模量的梯度，这将导致 裂纹的扩展在接近软–硬材料界面处受到阻碍而 发生分支，从而延长材料的疲劳寿命. 此外，ARB 技 术的大塑性变形特征导致很多材料体系通过 ARB 工艺都可以获得超细晶微观结构，与原始的粗晶 材料相比，其强度和疲劳性能进一步提高[19−22] . 近五年来，除了针对不同材料体系的研究，轧 制过程中的塑性不稳定问题也被广泛提及和研 究. 在轧制过程中，LMCs 材料各层显微组织变化 有两种模式：一种是在轧制过程中保持层间连续 性，并根据整体宏观应变减小各组分的厚度；另一 Powder 1 Powder 2 Powder delivery nozzle Laser beam Powder stream Shielding gas Material 1 Material 1 Material 2 Substrate 图 2    DLD 制备 LMCs 示意图 Fig.2    Schematic of LMCs prepared by DLD Ni Pd Pt Ag Cu Au Al Pb Sn In Zr Ti Be Zn hcp hcp fcc fcc bcc bcc rho rho Cd Mg Tl W Fe Li Bi W Fe Li Bi Be Zn Cd Mg Tl Pb In Zr Ti Cu Successful cold bonding Successful ARB Successful cold bonding and ARB Au Al Sn Ni Pd Pt Ag Note: The bcc, fcc, hcp, rho stand for body-centered cubic, face-centered cubic, close-packed hexagonal and rhombohedral respectively. 图 3    可以通过 CRB 或 ARB 制备的双金属体系以及它们的晶体结构[18] Fig.3    Chart of metals suitable for cold bonding by rolling and/or by applying pressure and ARB, according to lattice structure and hardness of metals[18] · 70 · 工程科学学报，第 43 卷，第 1 期