以铝合金7050和镁合金AZ31分别为外壳和内芯的复合棒,不仅可以大幅度减轻产品的重量,满足轻量化的趋势,同时可以节约能源,保护环境。复合棒热挤压工艺具有生产工序简单,材料利用率高的特点,但是镁合金内芯镶嵌进入铝合金外壳的过程中会带入空气,热挤压过程界面氧化影响结合质量和结合强度。本文通过真空熔炼的方法,减少氧化物和杂质的生成,从内芯添加方式入手,研究真空浇注技术制备内芯对复合棒界面特征的影响。利用ProCAST软件对真空感应熔炼中的充型过程、凝固过程和缩孔缩松缺陷形成过程进行模拟分析,得到内芯充型率工艺优化图,利用正交试验法对内芯充型模拟方案进行设计,分析各工艺参数对缩孔率的影响权重。结果表明:最佳工艺参数组合为熔体温度为780℃,浇注速度为60mm/s,模具温度为300℃。在有限元仿真的基础上,获得无肉眼可见缩孔且充型率达到100%的试验样件,在得到的镁合金内芯上取样,进行微观检测和元素扩散分析,统计缩孔分布,分析元素扩散和界面结合质量的变化特征,利用有限元试错法对复合棒充型过程裹气现象进行分析,探究缺陷产生机理,改进充型模具。基于工程法理论,分析挤压筒与外壳,外壳与内芯接触面上的应力分布,推导各区段法向应力和切向应力平衡方程,建立铝镁合金复合棒热挤压力数学模型,分析不同挤压温度、摩擦系数和挤压比对挤压力的影响规律,与经验公式对比分析,结果表明:挤压力处于合理误差范围内,验证数学模型的准确性。考虑铝合金外壳与镁合金内芯的应力应变曲线,建立铝镁合金挤压三维热力耦合模型,研究铝镁合金在热挤压过程中的速度场,温度场、应力场和应变场的分布情况,以及挤压温度、摩擦系数和模具角度对成形质量的影响。结果表明:最佳工艺参数组合为挤压温度为360℃,摩擦系数为0.1,模具角度为45°。通过上述工作,获得一组充型率高且无肉眼可见缩孔的内芯充型工艺参数,并针对热挤压复合成形过程展开有益探索,得到铝镁合金复合棒热挤压过程的一般变形规律,为双金属复合材料的制备提供参考。