Unter Metallverbundwerkstoffen versteht man Verbundwerkstoffe, die durch metallurgische Verbindung zweier oder mehrerer unterschiedlicher Metalle entstehen. Gängige Beispiele sind Verbundwerkstoffe aus Titan-Stahl, Verbundwerkstoffen aus Kupfer-Stahl, Verbundwerkstoffen aus Titan-Zink, Verbundwerkstoffen aus Titan-Nickel, Verbundwerkstoffen aus Nickel{5}}Stahl, Verbundwerkstoffen aus Kupfer-Aluminium und Verbundwerkstoffen aus Nickel-Kupfer.
Da sie die Vorteile jedes Komponentenmaterials nutzen, eine optimale Ressourcenallokation erreichen, Edelmetallmaterialien schonen und Leistungsanforderungen erfüllen können, die ein einzelnes Metall nicht erfüllen kann, finden Metallverbundwerkstoffe in immer mehr Bereichen breite Anwendung.
Wenn man zum ersten Mal auf Metallverbundwerkstoffe stößt, fragt man sich vielleicht: Wie werden verschiedene Metalle miteinander „verbunden“? Hier sind einige gängige Metallverbindungsmethoden:
**Explosive Verbindungsmethode**
Mithilfe von Sprengstoffen als Energiequelle werden verschiedene Metalle unter der Hochgeschwindigkeitsdetonation und dem Aufprall des Sprengstoffs großflächig miteinander verschweißt.
**Roll-Bonding-Methode**
Unter der Walzkraft eines Walzwerks kommt es zu einer plastischen Verformung der Oberflächen der beiden zu verbindenden Metalle, wodurch die Metalloberfläche reißt. Das an den Rissen freigelegte frische Metall kommt miteinander in Kontakt und unter Druck entsteht eine metallurgische Verbindung zwischen den Metallen. Basierend auf der Walztemperatur können Walzverbundverfahren in Warmwalzen und Kaltwalzen unterteilt werden.
Warmwalzender Verbundwerkstoff: Bei einer bestimmten Temperatur werden die zu verbindenden Metalle mithilfe der Walzkraft eines Walzwerks gewalzt, um eine metallurgische Verbindung zu bilden. Das Warmwalzen von Verbundwerkstoffen ist das Hauptverfahren zur Herstellung von Verbundplatten mit Vorteilen wie einem einfachen Verfahren, einer hohen Produktionseffizienz und einer vollständigen Ausnutzung der Walzkapazität des Walzwerks sowie der plastischen Verformungsfähigkeit des Materials bei hohen Temperaturen, was zu einer hohen Bindungsfestigkeit an der Metallverbundgrenzfläche führt.
Kaltwalzverbundwerkstoff: Kaltwalzverbundwerkstoff wird auf Basis von Warmwalzverbundwerkstoff entwickelt. Durch die niedrige Walztemperatur werden bindungsschädliche Phasenumwandlungen und Gefügeveränderungen sowie die Bildung spröder intermetallischer Verbindungen vermieden. Durch Kaltwalzen hergestellte Verbundwerkstoffe weisen stabile Eigenschaften auf und können einen Walzverbund aus mehreren Materialien herstellen. Allerdings beträgt die Verformungsrate des Grundmetalls beim Walzen bis zu 60 % bis 70 %.
**Explosive-Roll-Composite-Methode**
Bei der Explosions-{0}}Roll-Verbundmethode werden zwei oder mehr Metallplatten unterschiedlicher Dicke mithilfe der Sprengverbindungstechnologie zu einer Verbundplatte verschweißt. Diese Bramme wird dann je nach Bedingungen und Anforderungen auf die gewünschte Dicke und Spezifikationen warm-gewalzt oder kalt-gewalzt.
**Pulvermetallurgie-Methode**
Bei der Pulvermetallurgie werden gleichmäßig gemischte Metallpulver auf die Oberfläche eines Grundmetalls verteilt und gepresst. Das Pulver wird dann bei hoher Temperatur unter einer Schutzatmosphäre gesintert und schließlich bearbeitet, um das endgültige Verbundmaterial herzustellen.
**Diffusionsverbundmethode**
Beim Diffusionsverbundwerkstoff werden zwei Metalle fest miteinander verbunden und über einen bestimmten Zeitraum bei einer bestimmten Temperatur und einem bestimmten Druck gehalten, sodass Atome an den Kontaktflächen diffundieren und eine metallurgische Bindung eingehen können.
**Schleudergussverfahren**
Beim Schleuderguss wird eine geschmolzene Legierung in eine rotierende Form aus unedlem Metall gegossen. Unter der Zentrifugalkraft haftet die geschmolzene Legierung an der Innenwand der Form, kühlt schnell ab, erstarrt und verbindet sich fest mit dem Grundmetall.
Casting-Composite-Methode
Beim Verbundgussverfahren wird die Oberfläche des Grundmetalls vor-behandelt und auf eine bestimmte Temperatur vorgewärmt. Dann wird es in einen Formhohlraum eingetaucht, der mit geschmolzenem Umhüllungsmetall gefüllt ist, oder das Grundmetall wird in den Formhohlraum gegeben, und dann wird geschmolzenes Umhüllungsmetall in den Formhohlraum gegossen. Nachdem die Metallschmelze erstarrt und abgekühlt ist, entsteht ein Verbundwerkstoff.
Strangguss- und Walzverbundverfahren
Das Strangguss- und Walzverbundverfahren kombiniert traditionelle Gieß- und Walzverfahren. Bei hoher-Temperatur wird geschmolzenes Metall kontinuierlich auf die Oberfläche einer Basisstahlplatte gegossen, wodurch das geschmolzene Metall in einem halb-festen Zustand und das feste Basismetall gleichzeitig kontinuierlich auf einem Walzwerk gewalzt werden können. Die Walzkraft des Walzwerks und die Hochtemperaturdiffusion des geschmolzenen Metalls ermöglichen eine metallurgische Verbindung zwischen den beiden Metallen.
