金属纤维发生相变，或者加热到一温度，在该温度下，金属纤维的内应力释放出来（例如， 在复合材料的冲压步骤后），或者以上的任意组合。
[0120] 除纤维之外，或者代替纤维，制备填充聚合物夹心层的工艺方法可使用印刷技术 (例如，喷墨式印刷）或者光刻技术（例如，光刻法），以使多个包括金属层的层堆积，构建 一三维导电金属网络。这里，这样的一金属网络可存在于所描述的纤维浓度范围内。
[0121] 另一方法，可通过将该纤维与一个或多个单体或预聚物接合来形成该填充聚合物 层，接着将一个或多个单体或预聚物聚合。该聚合过程可发生在加工设备中（例如，挤出机 中），在成型机上，或者在模具中；在金属层上，在两个金属层中，或者与此类似。
[0122] 这里的教导一般考虑边缘处是开放的夹板结构。然而，该工艺可包括一步骤，即处 理边缘以使复合材料的边缘密封。一个或多个复合材料的边缘可通过一机械操作（例如， 复合材料的卷缩或弯曲）使其密封，通过一覆盖物（例如，一涂层、一层压板，或者一附着的 覆盖物），或者通过焊接、焊锡，或者钎焊操作。
[0123] 成型工艺
[0124] 本发明的复合材料可经历一适当的成型工艺，如一材料发生塑性变形的一工艺， 可包括步骤冲压（stamping)、滚乳成型、弯曲、锻造、冲孔（punching)、伸展、线卷、其他的 金属加工，或者它们的任意组合。优选的成型工艺为包括对复合材料进行冲压的工艺。冲 压工艺可发生在环境温度下，或者在环境温度附近。例如，复合材料的冲压温度约低于 65°C，优选的约低于45°C，更优选的约低于38°C。该成型工艺可包括将复合材料的区域拉 伸至不同的拉伸比。该发明的一方面，该复合材料被拉伸至相对较高的拉伸比，而不断裂、 起皱，或者翘曲。例如，它受到一拉伸的步骤，使复合材料的至少一部分拉伸至一大于1. 2 的拉伸比。优选的，该复合材料可被拉伸，并且拉伸至一最大的拉伸比，约大于1. 5,优选 的约大于1.7,更优选的约大于2. 1，最优选的约大于2. 5。该拉伸比的裂缝极限可通过使 用圆形深拉测试（circular cup drawing test)，此方法为Weiss等人描述过（M. Weiss， M.E.Dingle, B. F. Rolfe, and P. D. Hodgson, " The Influence of Temperature on the Forming Behavior of Metal/Polymer Laminates in Sheet Metal Forming" , Journal of Engineering Materials and Technology, October 2007， Volume 129， Issue 4， pp. 534-535)，在这里作为参考引入。该成型过程可包括一施加压力到与复合材料相接触的 模具上的步骤（例如，一有一硬度的模具，硬度是根据Mohrs硬度计测量的，其硬度大于金 属纤维的硬度）。
[0125] 在一冲压工艺或者拉伸工艺中，包括一多孔金属纤维夹心（即，一基本 没有热塑性塑料的夹心与任选的粘合层）的复合材料插入到两个金属层中间，如 Mohr 所述(Dirk Moht, " On the Role of Shear Strength in Sandwich Sheet Deforming," International Journal of Solids and Structures，42 (2005) 1491-1512)， 除非纤维的浓度较高，或者该纤维被包含至少约28vol %的金属穿孔金属板所代替，该纤维 撕裂和/或两个金属层分层。在本发明中，通过使用一具有相对较低浓度金属纤维（例如， 以夹心层的总体积计算，包含少约28%的金属纤维）的聚合物夹心层，Mohr观察到的失效 机制（failure mechanism)意外地被克服。不通过理论说明，人们相信，在金属纤维浓度较 低时，该改善的变形特性与夹心层基本或者甚至完全没有孔和/或孔隙有关。这里，在纤维 撕裂和/或金属层分层之前，该复合材料的结构发生一意外的高形变（例如，一相对较高的 拉伸比）。
[0126] 一特别优选的冲压或者拉伸工艺为一大于每分钟约一个冲程（例如，1份）的工 艺，更优选的大于每分钟约5个冲程，更优选的大于每分钟约25个冲程，最优选的大于每分 钟约60个冲程。该冲压工艺可包括一坯料压紧到毛坯周围的过程（即，该复合材料的周边 被冲压）。优选的，还料压紧力约大于〇. 〇3kg/mm2,优选的约大于0. 10kg/mm2,最优选的约 大于0.18kg/mm2。该冲压工艺包括一个、二个，或者更多的拉伸步骤。优选的，该冲压工艺 的第一个拉伸的极限拉伸（根据厚度上的最大减小量测量）约小于60%，更优选的约小于 50%，最优选的约小于45%。除了拉伸该材料之外，该冲压工艺可包括一个或多个刺穿该部 件、修整该部件、折起该部件，或者它们的任意组合的步骤，其可能是一分离的步骤或者可 能被结合起来（即，随着拉伸步骤）。
[0127] 复合材料的特征
[0128] 根据 Weiss 等人（M. Weiss，Μ. E. Dingle，B. F. Rolfe，and P. D. Hodgson，" The Influence of Temperature on the Forming Behavior of Metal/Polymer Laminates in Sheet Metal Forming," Journal of Engineering Materials and Technology,October 2007, Volume 129, Issue 4, pp. 530-537)所描述的管道弯头方法（例如，在23°C )测试， 该复合材料的弹性回复角度约小于10%，优选的约小于8%，更优选的约小于5%，最优选 的约小于2%。当使用同样的方法测试，该复合材料的特征在于其凸缘的弹性回复角度约小 于2%，优选的约小于I. 5%，更优选的约小于1.0%。
[0129] 优选的，该复合材料可焊接（例如，可利用电阻焊接技术图点焊、线焊、闪焊、凸 焊，或者电阻对接焊）并且有一相对较低的电阻。因此，这里的教导也考虑一个或多个这里 教导的复合材料的焊接步骤。穿过复合材料层方向的电阻为金属层与夹心层的电阻之和。 一般地，金属层的电阻比夹心层的电阻小得多，如此使得该复合材料的电阻可通过夹心层 的电阻估计出来。该电阻（例如，在穿过厚度的方向上的电阻，一般相对于板的平面）可利 用交流调节并通过电压降V与电流I测定出来：
[0130] 电阻=(V/I) (a/t)，
[0131] 其中，a是板的面积，t是板的厚度。该复合材料的电阻（在厚度方向的电阻）、 夹心层的电阻，或者两者的电阻，相对较低（例如，该复合材料、夹心层，或者两者的电阻率 约小于100000 Ω cm，优选的约小于10000 Ω cm，更优选的约小于3000 Ω cm，最优选的约小于 1000 Ω cm)〇
[0132] 与一同等尺寸的一整块金属材料相比，本发明的该复合材料可提供一改善的热学 特征。优选的，该复合材料有一相对较低的导热性（例如，该复合材料为一板，其厚度方向 的导热性相对较低，一般相对板的平面）。例如，这里所述的复合材料的导热性（例如，在厚 度方向的导热性）小于（优选的，与复合材料同样尺寸，并且与复合材料的金属层用同样金 属的整块材料的导热性相比，至少小约10%，更优选的小约50%，最优选的小约90%。该 复合材料厚度方向的导热性（在25°C下测量）优选的约小于25W/m· ° K，更优选的约小 于14W/m · ° K，更优选的约小于10W/m · ° K，更优选的约小于5W/m · ° K，最优选的约小 于 lW/m ·。K0
[0133] 根据此处所述的复合材料，可包括一减少声音传播、减少声音的产生、减少振动， 或者它们的任意组合的夹心层。优选的，和同样尺寸的整块材料相比，经过复合材料的声音 传播的峰值（例如，根据SAE J 1400所测量的）、振动传播的峰值，或者两者的值均较小，更 优选的小约10 %，更优选的小约50 %，最优选的小约90 %。
[0134] 焊接的显微结构
[0135] 多种复合材料所使用的焊接连接可在复合材料中展示不同的显微结构。例如，连 接的特征在于有一间隔金属（在焊接的旁侧），其中，每个板包括铁氧体和选择的碳化铁 (例如，在一珠光结构中）。该焊接连接本身的特征在于，它包括铁氧体、碳化物，以及可选 的奥氏体（例如，在一贝氏体结构）。沿着该材料的长度方向，碳含量从焊接连接的旁侧位 置有一增量。
[0136] 根据图3A，一焊接连接30可在复合材料12 (包括第一金属层14、第二金属层14'， 以及聚合物夹心层16)与第二金属材料36 (例如，第二复合材料或者一整体的金属材料，比 如一薄钢板）之间形成。该焊接连接至少有两个焊接区，包括由第一金属层14和第二金属 层14'之间形成的第一个焊接区32,以及第二金属层14'和第二金属材料36形成的第二个 焊接区。该焊接连接也可包括一金属富集区域38,其在复合材料的两个金属层之间，与焊接 连接相邻。在一焊接操作中，金属富集区域可包括被焊接尖端挤到外面的金属。例如，金属 富集区域可包括或者基本由该复合材料中的金属纤维的金属组成。不通过理论说明，人们 相信，在焊接尖端下，焊接操作可首先熔化该聚合物，并且焊接压力可迫使部分或者所有的 聚合物远离该焊接（例如，在该金属熔化前），在熔化该金属层之前，焊接操作可熔化部分 或者全部的金属纤维，或者两者都存在。如图3A(32、40、41、42)所示，在第一金属层的金属 (以及因此该硬度）的多个区域中，碳的浓度可相同或者不同，并且优选的为相同的。第一 金属层中的，并在焊接区32附近的部分的显微结构，可与第一金属层中的，并远离焊接区 42的部分的显微结构相同或者不同。其显微结构的不同之处可由铁的不同浓度、碳的不同 浓度，以及其他金属的不同浓度引起，或者它们的任意组合（比如，由第一金属层与第二金 属层、金属纤维、聚合物，或者它们的任意组合的原子的混合引起。），或者，由热处理方式的 差异引起（比如，有焊接过程中的热冷循环引起）。
[0137] 根据这里的教导，在焊接区32处的显微结构（例如，同样的碳浓度、同样的晶体结 构，比如一贝氏体结构、一珠光体结构、一纯的铁氧体结构、一马氏体结构、一奥氏体结构， 诸如此类，或者它们的任意组合）同第一金属层与第二金属层直接焊接在一起所产生的焊 接处的显微结构是一样的。同样的，意外的发现，聚合物层，包括一热塑性塑料与金属纤维， 不会影响焊接连接处的显微结构。
[0138] 该方法可包括一个或多个在焊接之后的步骤，焊接是为了处理该工件（即，该焊 接结构）如此使得显微结构发生变化。例如，该工件可被退火、机械加工，或者通过一表面 硬度改善的步骤来处理（例如，表面的碳化）。其中，显微结构发生变化的步骤也具有发生 了相转变的特征。
[0139] 图3B描述了在焊接连接30'附近的区域的显微结构。如图3B说明的那样，在焊 接区32附近的聚合物层16中沿焊接区侧向移动，金属纤维20和聚合物18的浓度有变化。 例如，该焊接区可部分或者整个被一金属环38所环绕，并有一个或多个金属纤维富集区域 39 (例如，当聚合物熔化并且从焊接区或者在焊接区附近的区域中被挤出）。与有一相对较 大的厚度变化的聚合物层的厚度相比，金属层14和14'的厚度从旁侧至远离焊接区有相对 较小的变化。如图3B所述的那样，与焊接前的聚合物层的厚度相比，与焊接连接邻接的区 域39处的聚合物层的厚度会减小。例如，同焊接之前的聚合物层的厚度相比，与焊接连接 邻接的聚合物层的厚度会减少至少约20 %，优选的减少至少约50 %，更优选的减少至少约 60%〇
[0140] 如上述和图3B中所述的，焊接连接可以包括一金属环38,其部分环绕或整个环绕 焊接连接，并且优选的与焊接连接的焊接区域32连接。该环可有任意的横截面，如三角形、 矩形、梯形、圆形截面，以及类似形状。如图3B所示，该环可以有一大致为环形截面形状的 横截面。不需要理论说明，可以相信该环至少部分或甚至全部由金属纤维材料（如，在焊接 操作中熔化并挤出的金属纤维）构成，并且其可以为与焊接区32的任意一边上的金属不同 的金属（即，与第一金属层和第二金属层不同的金属）。同样的，焊接连接包括第一金属的 第一金属层与第二金属层的第二金属焊接连接，其中，第一金属与第二金属是相同的或是 不同的；并且一金属环至少部分环绕该焊接区（例如，焊接区由第一和第二金属层的接触 区域限定），其处于第一和第二金属层中间，并且在焊接连接上与第一、第二、或者与两个金 属层相连，其中，金属环的金属与第一及第二金属不同。
[0141] 本发明的复合材料可用于多个领域，即需要这里所描述的性质中的一个或这些性 质任意结合起来的应用领域，包括但不仅限于相对较低密度、相对较低导热性、相对较高硬 度密度比，或者相对较低的声音传播的应用领域。可应用本发明的复合材料的例子可包括 汽车以及其他交通相关的领域，建筑相关的领域，以及相关的应用领域。该复合材料可用于 如汽车面板、卡车面板、公车面板、容器（例如，一用来装运的容器）、火车车厢面板、喷气机 面板、内胎（例如，一自行车内胎）、摩托车面板、拖车面板、娱乐车面板、雪撬车面板、汽车 保险杠面板、扰流板、氧化铝砂轮油井衬管、空气动力地面效应车、气流稳定器、容器、床衬 垫、分水墙、房屋装置，或者座椅底板。该复合材料可用作一房屋建筑材料，如一外部饰件、 遮雨板、槽、遮板、墙、铺地板的材料、厨房工作台、橱饰面、窗框、门框、仪表板、通风孔、管、 厚木板、法拉姆式楼板、排架、卫生器具、洗涤槽、淋浴盆、浴盆，和围墙。示范性的一应用例 子是车身面板（例如，一车辆如汽车的车身外皮）。使用的这里所述的复合材料的汽车面 板包括前围侧板、后围侧板、门板、发动机盖板、车顶板，或者其他。该汽车面板可以为A级、 B级，或者C级表面，优选的，A级或者B级表面，更优选的为A级表面。这里所述的复合材 料也可包括一个或多个外装饰表面或者饰面，如金属饰面、薄木片、聚合物饰面，或者其他。 该外表面可有不同的纹理、颜色或者作为相对层的其他的外观。例如，一亚铁的外层可被着 色，因此，其可模拟古铜色、青铜色、黄铜色、金色，或者其他的颜色。
[0142] 本发明的复合材料可用于一处理工艺，处理工艺中包括对复合材料涂层的步骤， 如电涂工艺、油漆工艺、粉末涂层工艺，或者它们的任意组合，或类似工艺。如果使用了，涂 层工艺可包括一个或多个对表面进行清洁或者预制表面的步骤，一个或多个对涂层进行加 热或烘烤的步骤（例如，在约高于100°c的温度下，优选的约高于120°C )，或者它们的任意 组合。可使用任意传统的方法来进行涂层，如使用倾斜法、喷涂法，或者使用如滚涂或者刷 涂的工艺。这样，优选的，该复合材料没有会污染涂层工艺所用浴的可浸出成分（例如，低 分子量成分），比如一电涂工艺中所用的浴。同样的，这里的方法包括一个或多个涂层步骤， 该步骤没有由于复合材料的成分造成的浴污染。
[0143] 该复合材料（例如，该复合材料形成的一冲压部件）可用于一需要将复合材料连 接到一个或者多个其他的材料或部件上的装配中。例如，该复合材料可通过卡扣机械连接 到另一部件上，或者通过胶黏剂、增粘剂（例如，底漆）化学连接到另一部件上，或者两者都 有。其他的连接方式包括焊接、钎焊，和锡焊。可以使用这些连接方法中的一个或它们的任 意结合。
[0144] 优选的，在复合材料形成一部件或者装配的过程中，复合材料未分层（例如，该金 属层未从夹心层上分离）。这样，该复合材料在冲压的过程中或者在连接的操作中（例如， 在一焊接操作中）不分层，或者在两者的过程中都不分层。该复合材料基本没有气孔，其 中，气体会在层间积累形成高压。一个或多个层可包括一个或多个排出积累气体的孔。例 如，一金属层中的很多孔可环绕在一焊接点周围，并且由于焊接，使得气体逸出。也有可能 在聚合物中存在一个到多个小孔，使得当压力增大时，气体进入小孔中。当使用普通碳钢或 者其它的钢纤维的时候，会出现类似的结果。
[0145] 这里所讨论的复合材料的性能可在由复合材料制作的整个部件上出现，或者只在 一部分上出现。部件的特征为，在含有纤维的层相互挤压导致表面破坏，其中的纤维基本不 可见（即，外表面不可见（例如，通过裸眼））。有可能的是，在任意焊接之前，金属的显微结 构穿过至少一部分部件基本是连续的，如果不是穿过部件的整体，。
[0146] 有可能穿过一个部件，在预设的位置选择性的诱导性能产生差异。
[0147] 该发明的另一方面包括一后消耗物的回收、循环利用，或者本发明中使用的两部 分。这里，一个设想的方法为提供一包含该复合材料结构的部件，并且对其进行将碳氢混合 物从金属层中分离的步骤（例如，通过一高温加热的步骤）。碳氢混合物和/或金属材料可 被再生并重复利用。
[0148] 应该指出，下列所列举的例子的组分可能会有±20%的改变，并得出相似的结果 (例如，在±20%的范围内）。进一步的，这里所教导的其它的材料可被那些所述的以及取 得相似结果的材料替代。
[0149] 实施例
[0150] 实施例1 :
[0151] 该轻质复合材料的夹心材料是通过将约45g尼龙6、约72g不锈钢纤维在 Brabender Plastograph密炼机中在260°C、转速约20rpm下恪融共混得到，其中，不锈钢纤 维的平均直径在约3-10 μ m之间，平均长度在约2-4_之间。尼龙6的密度约约为I. 142g/ cm3,不锈钢的密度约为7. 9g/