铅-钢复合材料所具有的质量轻、强度高、电化学性能优异等特点而呈现出诱人的应用前景,目前在湿法电解、核屏蔽等领域中展现出强大的开发潜力和应用价值,尤其在电化学应用领域的特种电极材料(军工领域)。然而Pb和Fe在焊接过程中存在热力学上非互溶的问题,因此Pb和Fe的互溶性和可焊性成为了阻碍铅-钢复合材料应用的关键所在。为了改善Pb、Fe之间的互溶性,本文利用界面能量补偿原理,在铅与钢之间引入媒介金属,以此降低Pb、Fe之间结合自由能,即通过媒介金属与Pb、Fe两两互溶性来解决Pb-Fe非互溶性。本文利用Miedema和Toop理论模型对Pb、Sn、Fe二元、Pb-Sn-Fe三元合金混合焓进行了分析计算,同时借助液-固界面表面张力Y-G-G方程对媒介金属与钢板之间的润湿性进行了计算。选用热浸镀法制备了不同媒介金属镀层的钢板,随后借助于过渡液相焊接技术,利用真空热压焊接炉将镀媒介金属钢板与铅板进行焊接,最终得到了一种新型铅-钢层状复合材料。从实验分析角度,借助于SEM、XRD、OM等测试手段对热浸镀媒介金属钢板界面形貌、界面区生成物相进行了测试,对热浸镀Sn钢板、Sn与钢板之间的润湿扩散反应及动力学过程进行了研究,进一步对铅-钢层状复合材料界面结合形貌、界面区元素分布进行了测试分析。利用数学理论模型对界面区元素分布情况进行了数值拟合,揭示了铅、钢界面微合金层形成的作用机理。最后利用三点弯、四探针、电化学工作站等性能测试手段考察了铅-钢层状复合材料的性能。研究结果表明：(1)利用正规熔体模型计算得到Pb-Sn-Fe三元混合吉布斯△G<0,以Sn作为活性组元能够极大改善Pb-Fe系统热力学难混溶性。钢板热浸镀媒介金属过程中钢板表面Fe原子与Sn发生溶解反应生成FeSn2金属间化合物,镀层与钢基体实现冶金式结合,随后在真空热压扩散焊接过程中Pb、Sn二者发生共晶反应在铅-钢复合材料界面处形成稳定的Pb-Sn二元共晶组织+FeSn2的微合金化层。(2)铅、钢之间引入媒介金属M(Sn、60%Pb-40%Sn、60%Pb-35%Sn-5%Zn),媒介金属层与铅基体形成扩散偶,在Pb-Sn共晶温度以上,媒介金属中Sn与Pb发生共晶反应形成瞬时液相,液相中的Sn原子与铅基体发生溶解反应,在随后的等温凝固过程中Pb、Sn原子在二元共晶液相区发生凝固结晶,形成Pb-Sn二元共晶组织。随着界面区Pb、Sn原子相互扩散,FeSn2金属间化合物被推向铅基体侧,界面不断向钢侧移动并出现界面区微合金层沿钢晶界扩散的趋势。最终铅-钢层状复合材料界面区依次形成了铅基体→铅锡共晶组织区→微合金层与铁的扩散区→铁基体的界面结构。(3)对于铅-钢层状复合材料的物理导电性能、力学性能及电化学性能的测试结果表明：随着温度提高或保温时间延长铅-钢界面区导电性较好的Pb-Sn固溶体合金层不断宽化,降低了铅侧基体的电阻率,使得铅-钢复合样的整体导电性得到改善,复合样的平均电阻率较相同尺寸的Pb-0.2%Ag合金样的电导率提高22%～37%。但温度的升高或保温时间的延长却导致界面区弥散强化的减弱,复合材料抗弯强度逐渐降低,但仍较Pb-0.2%Ag合金样的抗弯强度提高近45.4%。同时相对于Pb-0.2%Ag合金,铅-钢复合试样的极化电位和腐蚀电流密度低,表现出较好的催化活性和耐蚀性,故以钢作为增强体不仅改善了铅-钢层状复合材料的导电性,同时起到了增强复合材料承载能力的作用。