Vật liệu composite kim loại là vật liệu composite được hình thành bằng cách liên kết luyện kim hai hoặc nhiều kim loại khác nhau. Các ví dụ phổ biến bao gồm vật liệu tổng hợp bằng thép-titan, vật liệu tổng hợp bằng thép-đồng, vật liệu tổng hợp bằng titan-kẽm, vật liệu tổng hợp bằng titan-niken, vật liệu tổng hợp bằng thép niken-, vật liệu tổng hợp bằng nhôm-đồng và vật liệu tổng hợp bằng đồng niken-.
Bởi vì chúng có thể tận dụng lợi thế của từng vật liệu thành phần, đạt được sự phân bổ nguồn lực tối ưu, bảo tồn vật liệu kim loại quý và đáp ứng các yêu cầu về hiệu suất mà một kim loại riêng lẻ không thể đáp ứng được nên vật liệu composite kim loại đã được ứng dụng rộng rãi trong ngày càng nhiều lĩnh vực.
Khi lần đầu tiên tiếp xúc với vật liệu composite kim loại, người ta có thể thắc mắc: các kim loại khác nhau được "liên kết" với nhau như thế nào? Dưới đây là một số phương pháp liên kết kim loại phổ biến:
**Phương pháp liên kết nổ**
Sử dụng chất nổ làm nguồn năng lượng, các kim loại khác nhau được hàn lại với nhau trên một khu vực rộng lớn dưới tác động và phát nổ tốc độ cao của chất nổ.
**Phương pháp liên kết lăn**
Dưới lực lăn của máy cán, bề mặt của hai kim loại được liên kết sẽ bị biến dạng dẻo, khiến bề mặt kim loại bị nứt. Kim loại tươi lộ ra tại các vết nứt tiếp xúc với nhau và dưới áp suất, một liên kết luyện kim được hình thành giữa các kim loại. Dựa vào nhiệt độ cán, phương pháp cán composite có thể được chia thành cán nóng và cán nguội.
Hỗn hợp cán nóng: Ở nhiệt độ nhất định, các kim loại cần tổng hợp được cán bằng lực lăn của máy cán để tạo thành liên kết luyện kim. Composite cán nóng là phương pháp chính để sản xuất tấm composite, với ưu điểm như quy trình đơn giản, hiệu quả sản xuất cao, tận dụng tối đa công suất cán của máy cán và khả năng biến dạng dẻo của vật liệu ở nhiệt độ cao, dẫn đến độ bền liên kết cao ở giao diện composite kim loại.
Composite cán nguội: Composite cán nguội được phát triển dựa trên composite cán nóng. Do nhiệt độ cán thấp, nó tránh được sự biến đổi pha và thay đổi cấu trúc vi mô gây bất lợi cho liên kết, cũng như sự hình thành các hợp chất liên kim loại giòn. Vật liệu composite được sản xuất bằng phương pháp cán nguội có đặc tính ổn định và có thể tạo ra hỗn hợp cán của nhiều vật liệu; tuy nhiên, tốc độ biến dạng của kim loại cơ bản trong quá trình cán cao tới 60% đến 70%.
**Bùng nổ-Phương pháp tổng hợp cuộn**
Phương pháp tổng hợp cuộn-nổ nổ bao gồm việc sử dụng công nghệ liên kết nổ để hàn hai hoặc nhiều tấm kim loại có độ dày khác nhau để tạo thành một tấm tổng hợp. Tấm này sau đó được-cán nóng hoặc cán nguội-đến độ dày và thông số kỹ thuật mong muốn, tùy thuộc vào điều kiện và yêu cầu.
**Phương pháp luyện kim bột**
Luyện kim bột bao gồm việc rải bột kim loại đã trộn đều lên bề mặt kim loại cơ bản và ép chúng. Bột sau đó được nung ở nhiệt độ cao trong môi trường bảo vệ và cuối cùng được gia công để tạo ra vật liệu composite cuối cùng.
**Phương pháp tổng hợp khuếch tán**
Hỗn hợp khuếch tán liên quan đến việc liên kết chặt chẽ hai kim loại với nhau và giữ chúng ở nhiệt độ và áp suất cụ thể trong một khoảng thời gian, cho phép các nguyên tử ở bề mặt tiếp xúc khuếch tán và hình thành liên kết luyện kim.
**Phương pháp đúc ly tâm**
Đúc ly tâm liên quan đến việc đổ hợp kim nóng chảy vào khuôn kim loại cơ bản quay. Dưới lực ly tâm, hợp kim nóng chảy bám vào thành trong của khuôn, nhanh chóng nguội đi và đông đặc lại, liên kết chặt chẽ với kim loại cơ bản.
Phương pháp đúc tổng hợp
Phương pháp đúc tổng hợp bao gồm việc-xử lý trước bề mặt của kim loại cơ bản và làm nóng trước đến nhiệt độ nhất định. Sau đó, nó được ngâm trong khoang khuôn chứa đầy kim loại phủ nóng chảy, hoặc kim loại cơ bản được đặt trong khoang khuôn, sau đó kim loại phủ nóng chảy được đổ vào khoang khuôn. Sau khi kim loại nóng chảy đông cứng lại và nguội đi, vật liệu composite được hình thành.
Phương pháp đúc và cán liên tục
Phương pháp composite đúc và cán liên tục kết hợp phương pháp đúc và cán truyền thống. Kim loại nóng chảy ở nhiệt độ-cao được đúc liên tục trên bề mặt của tấm thép cơ bản, cho phép kim loại nóng chảy ở trạng thái bán rắn-và kim loại cơ bản rắn được cán liên tục đồng thời trên máy cán. Lực lăn của máy nghiền và sự khuếch tán nhiệt độ-cao của kim loại nóng chảy tạo nên liên kết luyện kim giữa hai kim loại.
