随着现代工业的迅猛发展，金属复合板作为传统材料的创新替代品，不仅继承了基板和复合板各自的优点，还大幅减少了稀贵金属的使用，有效降低了生产成本，展现出卓越的性价比。因此，它在舰艇船舶、海洋工程、石化装备等领域拥有广阔的应用前景。钛/钢、哈氏合金/钢、超级奥氏体不锈钢/钢等高性能功能金属复合板及其加工成型技术，已被列为《国家新材料发展指南》中的高新技术产品，成为各省市重点支持的前沿新材料产业。本文旨在介绍爆炸、轧制及爆炸+轧制三种复合技术的国内外研究进展，探讨这些技术的优缺点，为高性能功能金属复合板加工技术的未来发展指明方向，以期为新型金属复合板及其制造工艺的研发提供指导。

1. 爆炸复合技术

1.1 爆炸复合工艺原理及优点

爆炸复合法通过将两种或多种金属板叠加，利用炸药爆炸产生的冲击力，促使复板与基板之间形成冶金结合。这种方法不仅工艺简便，还能使热膨胀系数差异较大的金属实现牢固结合。爆炸焊接过程短暂，瞬时产生的高温高压环境有效避免了金属间化合物的生成，确保复合板具有较高的界面结合强度和优良的后续加工性能。

图1 平行放置法爆炸焊接复合板安装示意图

图2 爆炸焊接复合板生产工艺流程示意图

1.2 爆炸复合工艺的发展历程

爆炸复合技术的理论基础由美国科学家Carl首次提出，而实际的爆炸焊接试验则由Philichuk于1959年完成，成功制备了全球首块铝/钢爆炸焊接复合板。中国自1963年起开始研究爆炸成型工艺，经过多方努力，于1966年研制出国内首块爆炸焊接试验板，并于1968年将其应用于工业生产。大连爆炸加工研究所于1970年成功开发出海军舰艇换热器用爆炸焊接金属复合板，标志着该技术在军事领域的首次应用。历经近六十年的发展，中国在爆炸复合技术上取得了显著成就，开发出80多种材料组合的爆炸焊接产品，涵盖不锈钢/钢、钛/钢等多种高性能复合板，年产能突破100万吨，产品性能优异，远销国际市场。

1.3 爆炸复合工艺的现状与挑战

当前，爆炸复合技术的研究热点集中在低爆速低猛度炸药的配方与制备、双面多块同步爆炸复合工艺的研发等方面。例如，安徽理工大学开发了低密度、高爆速的膨化硝铵炸药，显著提升了复合板的质量。江苏润邦新材料公司与陆军工程大学合作，利用ANSYS软件优化了多板复合的位置和间距参数，实现了多点同时爆炸焊接，大幅提高了生产效率。然而，随着市场需求的增长，特别是大型化、专业化设备的兴起，大幅面复合板的供应成为瓶颈。爆轰波的稳定性随板幅面积增加而减弱，导致边部不贴合等质量问题频发。此外，炸药用量的增加带来了安全管理的复杂性和环境污染的风险，通过技术创新减少炸药使用，提升工艺的自动化水平。

图3 双立法爆炸焊接复合板安装示意图

2. 轧制复合技术

2.1 轧制复合工艺原理及优点

轧制复合技术基于“薄膜破裂理论”，通过轧机的压力作用，使待复合的金属表面形成紧密的结合。该技术不受气候和环境影响，适合规模化生产，具有生产效率高、交货周期短、产品幅面大等优点。

图4 铜钢、铝钢、钛钢复合板材

2.2 轧制复合工艺的研究现状

自20世纪50年代美国首次提出轧制复合理论以来，前苏联和欧美等国相继开展了深入研究。研究表明，复合板的界面结合强度受轧制温度、压下率、轧制速度等参数的影响，同时也与材料本身的物理化学性质有关。目前，轧制复合技术主要分为热轧、冷轧、异步轧制和真空轧制四大类。

图5  轧制复合板生产工艺流程图

2.3 轧制复合工艺的分类

• 热轧复合法：在高温下进行轧制，虽然技术成熟，但易导致界面氧化，影响结合质量。

• 冷轧复合法：在室温下进行，避免了介面氧化，但对轧机的要求较高，成材率较低。

• 异步轧制复合法：通过调整上下轧辊的速度差，促进金属原子的扩散，降低轧制压力，提高结合强度。

• 真空轧制复合法：在高真空环境中进行，有效防止界面氧化，提高结合强度，适用于易氧化金属的复合。

3. 爆炸+轧制复合技术

爆炸+轧制复合技术结合了爆炸和轧制两种方法的优点，先通过爆炸法制成较厚的坯料，再利用轧机将其轧制成所需尺寸。这种方法不仅保证了界面的高结合强度，还能改善复合板的表面质量。然而，该工艺的复杂性和高昂的成本仍是其推广应用的障碍。

图6 真空轧制复合板板坯焊接封装预处理流程图

4. 结论与展望

金属复合板在高耐蚀性、高性价比方面表现出色，广泛应用于军事、化工、能源等领域。尽管目前已有多种复合技术，但每种方法都存在特定的优缺点。未来，通过技术创新和工艺优化，解决热轧界面氧化、冷轧成材率低等问题，将是金属复合板加工技术发展的关键方向。实现多材料、多层次的先进功能结构一体化材料的有效组合，将是这一领域的重要目标。