金属层状复合板在保持基体金属原有特性的同时,还具有“相补效应”。由于其力学性能、成形性等比基体金属更加优异而被广泛应用于车辆、家电、兵器、建筑装饰等领域。目前,冷轧复合法制备金属层状复合板的研究大多集中于工艺参数对结合强度或力学性能的影响,而关于结合过程的研究则相对较少。铜/钢/铜复合板作为本研究的对象是以碳钢为基体,冷轧纯铜为覆层,通过“表面处理+冷轧复合”的方式成功制备而成。铜/钢/铜复合板兼具了基体钢高的强度、硬度、良好的焊接性和覆层铜优良的导电性和耐腐蚀性。本工作结合有限元分析系统研究了冷轧工艺对复合板界面结合性能的影响。此外,为了探讨退火处理对界面结合的影响,对冷轧复合后的铜/钢/铜复合板进行了系列退火处理,研究了退火后复合板的界面状态以及力学性能的变化规律。结果表明:冷轧过程形成结合点的同时会形成以机械咬合形式存在的预结合区域,退火时,预结合区域内的原子发生扩散而结合。随着压下率从50%增加至66%,冷轧复合后的铜/钢/铜复合板界面处的间隙减少,界面结合面积从2%增加至3%。退火后,界面结合面积提高了3倍。有限元模拟结果表明,界面处由于加工硬化等原因使表面压应力呈不均匀分布状态,大的表面压应力的占比面积随着轧制压下率的增加而增加。以大于1100 MPa的点代表结合点时,结合点所占比例与试验结果吻合。扩散层厚度随退火温度的升高和退火时间的延长而增加。退火温度高于700°C后,扩散层厚度达到2.00μm,并保持不变;退火时间大于2 h后,扩散层厚度由于氧化亚铜被铁原子还原形成铁的氧化物,导致扩散层变薄。显微硬度试验结果表明,铜/钢/铜复合板退火后界面处硬度高于覆层而低于基体,这是由于固溶强化作用所致。覆层、界面和基体硬度随退火温度的升高而降低,随退火时间的延长而降低最终趋于平稳,最终各层的硬度分别为58HV、80HV、124HV。拉伸试验结果表明,铜/钢/铜复合板退火前后的屈服强度和抗拉强度随压下率的增大而增大,冷轧态的断后延伸率随压下率的增大而减小。退火态复合板在拉伸过程中,产生的脱层裂纹小于冷轧态复合板,颈缩现象明显,呈现较好的变形协调性。