不锈钢/碳钢层合板,兼具不锈钢的耐热耐腐蚀与美观性和碳钢的性价比优势,因而在石油化工、食品餐饮、交通运输、兵器等行业以及电梯、防盗门、金属装饰、五金器具等领域具有广阔应用前景。热轧复合已经成为制备不锈钢/碳钢金属层合板带的主要方法,但对于其轧制复合机理的认识仍是多种解释假说并存,尚不完善。其次,能否在再结晶温度以下实现不锈钢/碳钢层合板带温轧复合甚至冷轧复合,也是值得研究的问题。本文针对304不锈钢与Q235碳钢的复合,通过模拟实验、数值仿真、理论分析,对轧制复合过程中的界面结合过程、粗糙表面接触变形、结合界面的微观变形进行研究,揭示了温度、压下率、压力、表面形貌、界面、张力、润滑条件等因素对复合过程的影响规律与机制,并提出对轧制复合机理的新认识。开展相应工业实验及生产应用研究,提出实现不锈钢/碳钢温轧复合的工艺对策及技术并取得初步成功。论文主要工作及成果如下。（1）针对轧制复合不锈钢/碳钢层合板的界面结合过程开展模拟实验研究,采用复合率、扩散层厚度及力学性能表征界面的结合状态,设计柱状试样热压复合和板状试样冷压复合模拟实验,研究了复合过程中各工艺参数（温度、应变速率、压下率、保温时间、压力）对界面结合的影响规律并发现:温度对复合率的影响最显著且呈线性正相关,复合试样保温后由于热应力的作用复合率略有降低,温度和时间共同影响界面两侧原子的扩散,变形过程中由于接触时间短因而只能实现浅层扩散,高温和足够的时间是实现深层扩散的必要条件。进而,采用拉伸破坏实验,研究了柱状试样界面结合强度的影响因素及规律,并发现扩散层与两侧金属的结合强度要高于碳钢基体的抗拉强度,复合材料强度只与复合率及较软材料的强度有关,并随复合率的增加线性增加。（2）通过热压复合模拟实验,研究轧制复合过程中基材之间表面形貌轮廓的接触变形行为并发现:在轧制复合过程中,不锈钢、碳钢表面形貌的接触变形能力存在差异,较硬的不锈钢粗糙峰几乎无变形地嵌入进碳钢基体内,而较软的碳钢粗糙峰则被压扁变平,最终形成一定几何轮廓的复合界面,界面轮廓由不锈钢一侧的形貌所决定。（3）通过有限元方法模拟研究表面形貌对复合过程的影响并得出,表面形貌通过影响表面接触变形行为进而影响界面结合行为,不锈钢侧界面粗糙度增大和碳钢侧界面粗糙度减小,都能够使复合过程中界面接触应力增加、相对滑动减小,从而提高界面复合质量,预先制备表面形貌是控制提高轧制复合质量的可行技术手段。（4）运用分子动力学方法从微观尺度上研究界面结合过程,并结合模拟实验过程对比探究不锈钢/碳钢轧制复合变形机理。根据界面两侧晶格结构及原子成键情况,将轧制复合过程中结合界面分为完全键合非共格界面、完全键合共格界面、不完全键合非共格界面、不完全键合共格界面四类。从力学性能和位错演变的角度,对界面区双金属的微观变形行为及规律进行仿真研究。研究发现,在变形过程中非共格完全键合界面和不完全键合界面均有阻碍位错在两基体传播的作用,使位错密度在两基体内交替变化,增加了双金属抵抗塑性变形的能力,同时使得两基体很难发生协调一致的塑性变形,这是造成复合过程中两金属的变形呈现阶段性交替变化的微观机理。（5）以国内某金属层合板带生产企业的在役生产线为依托,开展真实工业实验研究不锈钢/碳钢轧制复合过程,针对实际轧机及轧制工艺条件进行有限元建模及仿真研究。工业实验结果不仅用于对前文模拟轧制复合实验和数值仿真所取得的结论进行验证,并与理论分析及数值仿真结果相互融合支撑,得出了对于轧制复合机理的新认识,建立了实现温轧复合的工艺条件。（6）研究认为在目前的轧机设备与工艺条件下尚不能实现能满足工程需要的不锈钢/碳钢层合板的冷轧复合,但可以实现其温轧复合。温轧复合可行的工艺条件包括,需要65%以上的压下率使得新鲜次表层金属裸露,需要0.22 GPa的单位面积轧制压力以保证表面间足够的真实接触面积,需要350℃以上的轧制区温度使得带钢表面原子激活,促进接触界面两侧原子实现键合和扩散,以及足够大的后张力配合轧辊与带钢之间良好的润滑共同保证带钢层间近似无滑动的表面接触状态。