火焰复合机的制作机理

火焰复合机管一种兼具刚度、强度和耐蚀、耐磨等综合性能的结构和功能材料，基体和覆层之间通过变形和连接技术形成紧密结合，大大****挥了各组元金属的优势，克服了单一金属的性能缺陷，可以显著降低应用成本，具有优异的综合性能和经济效益，在核电、石油化工、海洋工程、电力电子、机械制造、建筑装饰等领域具有广阔的应用前景。双金属复合管与双金属复合板相比，制备难度更大并且复合工艺研究起步较晚，前期只能获得机械结合，并且复合过程需要用成品基体和覆层管材预制复合管坯，对于装配精度及表面质量要求较高，成形效率较低，严重制约火焰复合机管的应用和推广。近年来，国内外研究者针对火焰复合机管制备工艺开展了大量工作。

随着制备工艺的日益丰富与成熟，其产品逐步走向工业化应用，并且在恶劣条件下表现出优异的服役性能，具有显著的经济效益。然而，面对巨大的市场需求，现有双金属复合管的产品种类、尺寸规格、生产效率等亟待提高。因此，在获得良好界面结合效果的同时，兼顾率、短流程、低能耗的工业化制备工艺已成为加快其工业应用进程的重点。

火焰复合机界面复合过程与材料自身物理化学性能以及复合工艺中的变形、温度、压力等密切相关，即当组元金属材料不同、制备工艺不同时，获得的复合界面微观结构、界面产物等均会有所不同。目前根据现有研究统计，双金属复合管界面结合机理大致可以分为扩散结合、反应结合、外部能场辅助结合和机械结合４类，其特点如下。

（１）扩散结合主要分为固－固扩散和固－液扩散。

固－固扩散是指两金属组元接触表面在高温和压力作用下产生原子间扩散，而固－液扩散是指两金属组元之间首先****生润湿和溶解，随后产生原子间互相扩散，二者最终均在复合界面处形成连续的固溶体，但没有化学反应产生的金属间化合物。该类复合界面具有良好的稳定性和结合强度，但只能在较为理想的条件下才能获得。

（２）反应结合是指两金属组元间通过****生化学反应，生成对应的金属间化合物，由化学键提供的结合力而实现结合。金属间化合物多具有高硬度、高脆性等特点，若反应层厚度过大，则会导致复合界面脆化，降低界面结合强度。

（３）外部能场辅助结合主要是指爆炸结合和电磁脉冲结合两类，是通过爆炸或电磁脉冲在复合界面产生瞬时高速倾斜碰撞和塑性变形实现界面结合，并且在冲击载荷作用下，复合界面通常并非是平直状，而是呈现波纹状。

（４）机械结合是指利用塑性变形后的残余压力作用下使内外管间形成紧密结合。通常所说的机械结合是指机械结合占主导地位，与少量扩散和反应结合并存的形式。其主要特点是制备简便，但在高温下容易出现应力松弛、分层和脱落现象。

在实际复合过程中，多数情况下并非独立****生的，通常是以物理接触为基础的多种有机组合。制备工艺特点和复合过程中的变形、温度、压力等关键因素与初始时基体和覆层金属物理状态有直接关系，因此，可将现有双金属复合管制备工艺分为固－固相复合法、固－液相复合法、液－液相复合法和其他复合方法。