隨著科學技術的發展和進步，對材料的效能要求也越來越高，傳統材料由於結構單一，綜合性能不夠突出，難以滿足對多效能耦合要求的服役環境。但是由多種不同效能的材料透過物理或者化學方法結合製備而成的複合材料，既能保持各組元材料獨特的效能，也能取長補短，產生協同效應，使新制備的複合材料綜合性能遠優於各組員材料的效能，從而滿足不同複雜工況的要求。自然界中也有很多類似的結構，軟/硬相結合的多層結構可以提高其強度硬度的同時也能有很好的韌性。下圖為貝類外殼的層狀結構。

圖1貝類外殼顯微結構

由於異種金屬多層結構的複合材料具有優良的物理、化學、力學效能而受到了越來越廣泛的關注。例如zhang[1]等學者採用軋製和退火工藝製備了一種Ag/Cu雙金屬多層複合材料，經過冷軋之後，Cu層會產生明顯的纖維狀組織，而Ag層為模糊的等軸晶組織。退火後，不同組織層中出現了不同程度的再結晶，而且Cu層和Ag層之間有互擴散現象發生，並且Cu在Ag層中的擴散更加明顯。

圖2複合材料經過室溫軋製（左）400℃退火4.5h（中）800℃退火4.5h（右）顯微結構

而su[2]等學者研究發現退火處理後的AA1050/AA6061板材經過累積軋製的超細晶多層複合材料在不同道次下介面會呈現不同特徵，初始三個道次內，不同鋁合金母材基本上能夠同步協調變形，但是當軋製次數變多時，AA6061介面就會發生頸縮，斷裂，最終發生介面紊亂。

圖3複合材料經1道次（左）3道次（中）5道次（右）疊軋後顯微照片

圖4介面形態發展示意圖初始狀態（左）低迴圈變形（中）高迴圈變形（右）

Liu[3]等人透過溫軋製備了Mg/Mg和Mg/Al/Mg多層複合材料，並對不同下壓量下微觀組織組織的變化和效能做了相關研究，結果發現，400℃的直至溫度下，Mg/Al/Mg臨界下壓量為20%，遠低於Mg/Mg的臨界值。當變形量在40%時，Mg層均發生了動態再結晶，同時，在溫軋過程中，由於介面結合時間較短，在介面中沒有形成Mg-Al金屬間化合物。而當下壓量在35%時，Mg/Mg和Mg/Al/Mg多層複合材料均達到很高的抗拉強度。

圖5Mg/Mg30%壓彎率（左）Mg/Al/Mg30%壓彎率（中）Mg/Mg50%壓彎率（右）彎曲試驗

目前，針對多層金屬複合材料的研究多集中於低熔點、低強度、變形匹配性好、延展性好、強度差異不大的兩種或多種純金屬及其合金材料的複合，它們容易進行變形和相互協調變形，能夠形成介面連續的多層複合材料。例如，鋁-鋁、鋁-銅、鋁-鎳、鋁-鈦、銅-鈮、鋁-鎂，鋁-鋼等。如果多層複合材料組元的力學效能差異過大或者組元變形能力很差勢必會影響複合材料整體的協調變形，對介面的結合質量也提出了更高的要求。目前的重點研究方向在於製備變形能力及力學效能優異的多層金屬複合材料。

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[1] L. Zhang et al. Behaviors of the interface and matrix for the Ag/Cu bimetallic laminates prepared by roll bonding and diffusion annealing. [J] Materials Science & EngineeringＡ,2004,371(1-2):65-71.

[2] Su L et al. Ultrafine grained AA1050/AA6061 Ultrafine grained AA4050/AA6061 composite produced by accumulative roll bonding. [J] Materials Science and Engineering A 2013,559:345-351.

[3] Liu C Y, et al. Microstructures and mechanical properties of Mg/Mg and Mg/Al/Mg laminated composites prepared via warm roll bonding [J]. Materials Science & EngineeringＡ,2012,556:1-8.