对层状金属材料的复合机理主要有以下几种观点。
(1)早期理论主要有薄膜理论.再结晶理论.能量理论和扩散理论。
(2)N.Bay理论。20世纪80年代,丹麦学者N.Bay运用电镜技术对固相结合表面进行剥离观察，发现上面存在大量氧化膜碎片。此后在众多实验研究的基础上,针对表面氧化膜被去除后,金属一旦与空气接触，仍会不同程度地被氧化这一客观事实,提出了自己的理论。他认为固相结合主要由以下四部分组成:①在一定的压力下,覆膜破裂;②表面扩展导致纯净基材显露;③法向压力将基材挤压人覆膜裂缝中;④两种金属的活性面在间隙中汇合并形成真实结合。
(3)三阶段理论。该理论是目前公认的比较合理的理论。a.物理接触的形成阶段:复合金属的原子依靠塑性变形,在整个接触表面上相互接近到能够引起物理作用的距离以内,或者被复合金属的原子依靠塑性变形相互接近到足以产生弱化学作用的距离以内，这时,位错消失而使塑性材料的接触表面激活,形成弱化学键的条件。在一般大气中,经机械或化学清理后的表面将很快被氧化膜、吸附膜所覆盖,只有从接触表面上清除掉这层表面层,才能形成实际的物理接触,除非采用高温真空、激光照射等方法,否则,要彻底地清除此表面是很难的，目前，普遍采用的各种表面处理方法是人为地形成硬而脆的表面层,依靠薄膜破裂机制,达到金属的实际物理接触。
b.接触表面的激活阶段:金属在外力作用下所产生的场应力和正应力会引起金属表面吸附层的塑性变形和流动,塑性变形会使结晶组织中的缺陷位错定向振荡迁移和跃出表面。此时释放出来的能量使表面形成了激活中心,然后两个被复合表面之间产生物理和化学的相互作用,形成化学键(金属键),所以也称作化学的相互作用阶段,激活中心的出现及激活时间的长短取决于较硬一侧的金属的塑性变形,塑性变形量越大，原子结合能就越大。因此,在两个接触表面相互接近的过程中,当产生协调一致的塑性变形而使个别凸出点被压平时,其激活过程就开始了。
c.扩散阶段:扩散阶段称为“体”相互作用阶段。完成第二阶段后,界面呈点结合方式,进入第三阶段,金属通过结合点向周围扩散，由点结合变为面结合,通过扩散或再结晶过程(缺陷如孔洞、氧化物夹杂等消失,在接触处形成共同的晶粒)延伸到整个接触面,具有一定的结合强度.导致内应力松弛(如结合中心处晶格的弹性畸变),使界面结合区的使用性能达到与基体金属一致。在此阶段中可将异种金属分为三种情况。一是无限互溶金属:经过第三阶段的扩散之后,在接触区会产生成分不定的固溶区,固溶区的宽度与扩散处理的温度和时间有关,均质的固溶体塑性很高，强度也高于基体金属，破坏往往发生在强度较低的基体金属上。二是有限互溶金属:具有有限互溶金属的接触面上,会产生浓度不同的固溶体区域。三是产生金属间化合物的金属:如A1/Cu,Fe/AI等互溶性很低或几乎不互溶的金属,当超过过渡区中元素溶解度的极限时,由于晶格的变化而产生了金属间化合物,因金属间化合物是脆性相,大大降低界面结合强度。扩散初期,金属间化合物尚未形成连续层时,对界面的结合强度影响不大，当形成厚度≥3pum的连续层时，由于化合物脆性很大,加.上相间体积变化后产生的内应力,使得接触面的结合强度和塑性开始大幅度下降。因此，层状金属复合材料结合强度与结合表面状况、结合表面的变形及扩散热处理等方面密切相关。
