層壓金屬複合材料

層壓金屬複合材料是由兩層或多層不同金屬組成的。層與層之間通過軋合、擠壓、熔合、爆炸焊接和釺焊等工藝方法相互完好地結合在一起，並獲得不同於各組成金屬性能的理想性能。

化工設備上採用包鈦鋼來代替全鈦材料製造容器，既發揮鈦抗腐蝕、抗磨蝕和抗污垢等性能，又節約鈦的用量和降低製造成本，又如溫度自動調節器，利用兩種金屬的不同熱膨脹係數，造成可控制的能再現隨溫度變化而引起的變形，達到控溫的目的。我國生產的不鏽鋼-普通鋼複合鋼板和合金鋼-普通鋼複合鋼板等，均屬於這類雙層金屬複合材料。三層金屬複合材料如黃銅-鋼-黃銅材料，被用來製造30毫米口徑子彈的夾層彈頭外殼，使用性能良好。

金屬層壓板的有效彈性模量或比剛度(剛度對密度之比)不僅取決於層壓板各金屬組分的彈性模量、密度和體積比，述取決於層壓板結構的負載方式和排列方式。

在複合材料受單軸負載的情況下，即在平行於層壓板的任何方向上，層壓金屬複合材料的彈性行為和單向纖維增強複合材料在受平行於纖維方向的應力作用寸所表現的彈性行為相類似，根據混合定則很容易進行估算。然而，對多層複合材料來說，只有當層數足夠多及模量高低不同的材料在複合材料厚度方向上分佈均勻時，橫向彎曲或扭轉負荷下的混合定則計算值和實際值才是近似的。

在單向拉伸時，如果層壓複合材料的某一組分所受的應力超過其屈服強度，則該組分就首先屆服。由於每一組分內的應力和複合材料的平均應力不一定相同，所以採用臨界屈服應變判據更為方便，這樣一來，當層壓板的應變超過其中的任一組分的屈服應變時，它就發生屈服。

材料的塑性行為(即超過屈服點的應力-應變曲線的形狀)直到某一組分的塑性不穩定點或頸縮點都是可以預測的。業已發現，這種層壓板是符合經典的加工硬化方程δ=Ke ，而K， n的值或者可以採用等應變的混合定則從組分的應力-應變曲線按圖解法綜合求出，或者可以採用如下的關係式從各自的加工硬化方程按，解析法綜合求出。

許多試驗研究業已證明，結合強度或中間層比複合材料中的主要組分弱的金屬層壓板，要比單一材料或結合強度高的層壓板具有更好的抗裂紋擴展性能。Arnold(1960)曾從改善韌性的觀點指出層壓鋼板的優點，而Bluhm(1961)從雙模態斷裂模型討論了這種效果。Embury等人(1967)曾對兩種基本機理進行過鑒別。在裂紋抑制型結構中，裂紋的擴展方向是垂直於層壓板的。抗斷裂能力的改善是由於裂紋擴展前方的界面發生分層，隨之裂紋鈍化及裂紋頂端的三向拉伸應力被消除而引起的。斷裂進一步擴展則需要重新產生裂紋，它所吸收的能量要比原有裂紋繼續擴展所吸收的能量大得多。在許多情況下，裂紋不再發生，因為層壓板的進一步變形主要是塑性流動而不是斷裂。