钛钢层状复合材料继承了钛材和钢材的优良力学性能,而且具有钛的优秀耐腐蚀性能,在海洋、化工和核电等工程领域具有广泛应用前景。因此,研究钛钢层状复合材料的制备工艺、界面和力学性能十分具有工程实际意义。本文采用“表面处理+异步冷轧制复合+扩散退火”三步法,以TA1纯钛、Q235钢和T2纯铜为原材料,成功制备了Ti-Q235-Ti和Ti-Cu-Q235-Cu-Ti两种钛钢层状复合材料。对比研究了两种层状复合材料扩散退火后的界面组织结构、界面结合强度和整体拉伸力学性能。根据实验结果得到以下结论:（1）根据实验经验确定最佳轧制复合工艺条件:对称组坯;单道次异步轧制复合,压下量45%-50%;预热温度280℃-300℃,预热时间6-10分钟。（2）界面应力的不均匀分布导致在同一扩散退火条件下界面元素成分扩散情况有所差别。（3）Ti-Q235界面、Ti-Cu界面和Cu-Q235界面的轧制结合机理都可以用薄膜理论来解释。（4）Ti-Q235界面结合情况较差,随着退火温度和时间的增加界面缺陷减少。界面在950℃的高温下生成氧化物层。氧化物层阻碍了Ti和Fe的互扩散。（5）Ti-Cu界面和Cu-Q235界面结合情况较好。根据EDS和XRD分析证实了扩散退火过程中有Ti-Cu系二元金属间化合物在Ti-Cu界面生成。扩散层的生长服从抛物线生长规律。根据能谱数据和有效生成热原理分析了金属间化合物的类型和生成的先后顺序:CuTi,Cu₄Ti,Cu₄Ti₃,CuTi₂,Cu₂Ti。（6）综合对比分析了两种层状复合材料的力学性能、宏观和微观断口形貌,定性地阐述了Cu中间层对复合材料结合强度的提升作用。最终确定层状复合材料的最优制备工艺参数:使用Cu做中间层;单道次异步轧制复合;压下量45%-50%;预热温度280℃-300℃,预热时间6-10分钟;750℃/1h氩气保护扩散退火。