[科普中国]-层压复合材料

层压复合材料，即层状材料，是两层或更多层结合在一起而组成的材料。各层材料的位向和形态可以不同。包覆金属板是金属—金属层状材料的一个实例。通常选择外层材料提供抗腐蚀性或装饰外观，而选择内层提供强度。橡胶—纤维是有机—有机层压复合材料的实例。其它可能的层压复合材料是金属—有机物，有机—无机和无机—无机层状材料。

简介层压复合材料是由两层或多层不同金属构成的材料，层压复合材料的制备方式有轧合法、双金属挤压法、爆炸焊法及钎焊法。通过精心选择不同的金属层，可使层压复合材料在以下几个方面具有比各组成金属更好的性能：抗腐蚀性、抗磨性，韧性、硬度、强度、导热性、导电性以及成本等。

最常见的层压复合材料足覆层钢板，主要有不锈钢、镍基合金、钛合金、铜合金覆层钢板等，覆层厚度可占总厚度的5%~50%，一般为10%~20%。基层的作用是保证结构强度及刚度，覆层的作用是提高耐蚀性、导电性等。还有一种耐蚀层压复合材料是纯铝覆层铝合金板。覆层钢板的耐蚀性主要利用了覆层的性能。而纯铝包覆铝合金复合材料是利用两种材料的不同阳极电位来保护内层材料。1

蜂窝结构材料蜂窝结构材料可以归入层状复合材料一类。这类材料一般由薄的蒙皮材料和低密度的芯子材料组成。蜂窝结构材料综合具有低密度和高截面模量。例如一根铝蒙皮蜂窝夹芯梁的重量大约是同等刚度实心铝梁的五分之一。蜂窝结构中蒙皮材料承受所施加的主要载荷，因此，它决定了复合材料的强度，刚度和稳定性。常用的蒙皮材料有铝、不锈钢、镁、钛和塑料。夹芯是蜂窝结构的主体。所以，它的重量常常很轻。但是必须坚固得足以经受主切向载荷和压缩载荷。夹芯可以是泡沫状的，也可以是筛眼状的。

泡沫状夹芯常常用塑料制造，特别常用聚苯乙烯，氨基甲酸乙酯，醋酸纤维，酚醛树脂、环氧树酯，聚硅氧。玻璃陶瓷和水泥一类泡沫无机材料也可以应用。空格夹芯可以有波纹结构或蜂窝状结构。它一般是由金属箔通过焊接，钎焊或胶粘的方法连接制造成的。其它夹芯材料有玻璃增强塑料，陶瓷，甚至还有纸。

层压复合材料的焊接概述复合钢板是以不锈钢、镍基合金、铜基合金或钛板为覆层，珠光体钢为基层，并用焊接的方法制成的双金属板材。复合钢板焊接的主要问题是如何保证接头仍具有复合钢板的综合性能，防止焊缝金属的耐腐蚀性、抗裂性和导电性的降低。一般情况下应对基层、覆层分别进行焊接，焊接材料、工艺等应分别按照基层、覆层来选择，并应注意焊接顺序。

不锈复合钢板由不锈钢覆层和碳钢或普通低合金钢基层联合轧制而成的双金属板。其中覆层不锈钢保证耐腐蚀性，基层结构钢保证强度。一般覆层占总厚度的10%～20%。

焊接特点焊接材料选择不当或焊接参数不对时，不锈钢覆层的焊缝可能严重稀释，形成马氏体淬硬组织；或者由于铬、镍强烈渗入碳钢基层而引起严重脆化，并产生裂纹；而在复合钢板的过渡区，由于在焊接高温下碳的扩散，从而在复合钢板一侧交界区形成高硬度的富碳层和基板一侧的低硬度的脱碳层，富碳层内产生脆性组织，使焊接接头塑性下降。同时，也使焊接接头的耐蚀性下降。2

层压复合材料性能的预测各个层如同转换韧性基体和厚度所示，其层压板性能的组合，达到韧性性能的过程，在几种出版物中均有叙述。

这种方法是根据经典的板材理论产生的，最后得到分别称作A、B、D的基体。

A基体（拉伸韧性）使作用在层压板上的平面内力（包括法向和受剪切）与拉伸及剪切应变相联系，也是个别层C基体的等效值。

D基体（弯曲韧性）使作用在层压板上的弯曲扭转力矩与产生的曲率及扭转相联系。

B基体表示弯曲及拉伸之间的联系特征。例如，由于两面不同取向，层压板受到拉伸荷载时，对中平而没有对称铺设的2层斜角叠合，表明有扭转产生。3

本词条内容贡献者为:

李勇 - 副教授 - 西南大学