铜钢双金属复合材料,不但兼有钢的高强度,高韧性,又有铜的优异导电和抗腐蚀性能等良好的综合性能,而且通过重新组合,微观结果的相互作用,在宏观上呈现了铜钢所不具备的新功能。但是其制备技术的不完善,特别是其界面结合机制理论的不成熟,从而制约着某些高新技术领域的发展和广泛的使用,本实验对铜钢复合材料的制备工艺和界面性能做了研究,以期解决这些问题。本文选择工业T2纯铜、QA19-4铝青铜、与45钢、304不锈钢为研究对象,通过组合设计,采用三高石墨作模具装舟后通过高温真空+气氛熔铸的复合工艺制备了铜钢相互包覆双金属复合材料,并对其微观组织与结构、力学性能、界面元素分布等做了研究,初步探究了铜钢双金属复合界面的结合机理。并得出以下结论:1.在真空度为10-2～10-3Pa下加热到1150℃保温90min,降温时通入纯氩气的高温真空+气氛熔铸法可制备铜钢双金属复合材料,其组织分布合理,在结合面出现“舌状”、“锯齿状”突起,界面清晰无气孔、夹杂等缺陷,并且存在一定宽度的过渡区域,有合金元素扩散现象。2.所制铜钢双金属复合材料的结合强度高,抗拉强度和剪切强度均超过T2铜和铜合金。拉伸试棒的断裂面出现在T2铜或铜合金处,剪切试样的断口均出现在复合界面处。钢/T2铜试样为韧窝式的韧性断裂,钢/QA19-4试样为撕裂棱加韧窝特征的准解理断裂,但它们在宏观上均表现出一定的塑性。3.不同组合的铜钢复合材料其过渡层的宽度略有不同,基体材料的合金元素越多的过渡层相对较宽,其宽度可达40～200μm。过渡区的显微硬度值相对两侧基体材料要大。4.结合界面主要存在熔合结合、表面扩散和晶界渗透三种复合形式,在高温真空情况下铜液沿固态钢料表面铺展弥漫发生固液熔合结合;由于两侧基体材料中所含合金元素不同而存在浓度梯度,其各自所含元素会从高浓度的区域向低浓度的区域进行扩散;液态金属原子优先沿晶界渗透扩散,扩散过程当中会与晶体内原子构成一定浓度梯度,原子互相扩散形成了晶界扩散区。晶界渗透和扩散结合是形成过渡区的主要因素。