中文摘要：

本项目的目标是实现钢/铝双金属复合材料界面的冶金结合，结合层内无脆性相或只有少量脆性相。主要想法是在界面铝的一侧形成防氧化的低熔点金属膜，在钢的一侧采用与钢和铝不产生化学反应并易于扩散的元素组成界面过渡层，在热挤压条件下，主要靠过渡层元素向钢和铝两侧的扩散和界面处的塑性变形形成冶金结合的薄层，即使在界面处钢和铝有所接触，但由于此过程是在固体中发生的，金属间化合物的形成受到了抑制。主要研究内容是①过渡层材料的成分设计；②元素扩散规律及工艺因素对扩散的影响；③金属间化合物的形成条件及影响因素；④界面结合层的结构对力学性能、导电性能和耐腐蚀性能的影响。本项目着重研究固－固复合时的界面，并以钢/铝复合导电轨作为应用前景。

结论摘要：

钢/铝双金属复合材料因其既具备铝的高导电性、耐蚀性、质轻等性能优点，又具备钢的耐磨性好、强韧性好、价格便宜等优点，而具有广阔的工程应用前景。本项目研制了一台可在连接界面处实现较大温度梯度的热挤压扩散装置；通过界面过渡层元素设计成功制备出钢/铝双金属复合材料试样，其界面为冶金结合；在此基础上，系统研究了双金属材料界面的元素扩散规律、界面金属间化合物形成的热力学与动力学条件，并对界面金属间化合物的结构与性能进行了表征。本项目的创新性成果主要体现在①研制的热挤压扩散连接装置具有界面温度梯度可控的特点，为双金属复合材料的开发研究提供了新思路；②制备的钢/铝双金属复合材料试样，界面的剪切强度在50MPa以上，拉伸强度在65MPa以上，电导率为36.9MS/m，其性能指标达到国际先进水平；③建立了界面金属间化合物形成的物理模型，推导出铝/铜及铝/镍界面金属间化合物生长的动力学方程，并经实验验证表明该动力学方程可对界面扩散层厚度进行有效控制，进而实现对双金属材料性能的控制，具有重要的理论意义和工程应用价值。