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双金属复合棒材是由两种不同性能的金属材料结合构成的,具有较高比强度导热、抗腐蚀、轻质等优异的综合性能。使用铝镁复合材料的部件可以进一步降低机动车辆、轨道车辆结构和飞行器中的各种部件的重量,从而有助于减少燃料消耗。本文提出一种通过等温挤压工艺制备Al/Mg复合棒材的方法,以发挥这两种轻质金属材料各自优异的性能,扩展应用领域。本文基于刚粘塑性有限元理论利用Deform-3D软件建立Al/Mg双金属等温挤压有限元模型,对1100铝、AZ31镁合金在等温挤压过程中的流动现象、应力应变状态、温度场的演变规律进行了探讨。结合正交试验方案研究了挤压速度、挤压温度、模角对双金属挤压材料流动特性的影响,得出最佳工艺参数组合为:挤压速度v=3mm/s,模具预热温度0T=375℃,挤压温度T=425坯料℃,挤压模具角度α=45°。根据数值模拟结果进行挤压试验验证,复合棒材尺寸均匀性较好,无明显缺陷,对比分析成形载荷和模具出口温度试验数据与模拟结果吻合良好,由此说明所引入材料基本本构关系和摩擦特性较好描述了挤压特性,所建双金属等温挤压数值模型是准确的。为评价复合棒材结合区质量,利用扫描电子显微技术(SEM)、X射线衍射技术(XRD)和背散射电子衍射技术(EBSD),对其界面结合区微观组织形貌、元素分布特征、相结构组成以及挤压过程中晶粒取向、大小等进行观察分析,并对结合区进行力学性能测试。结果表明:整个扩散结合层的厚度为315μm左右,其相结构组成为:Mg+Mg17Al12+Mg2Al3+Al,其中与AZ31基体相邻过渡层主要由Mg17Al12组成,中间扩散区域主要为Mg+Mg17Al12,而1100铝基体附近过渡层则含有大量Mg2Al3。在等温挤压过程中,外层铝由单一方向的<111>织构向<001>、<111>双织构转化,芯部镁合金反极图轴密度极值较小,其织构不明显。AZ31镁合金基体显微硬度的平均值为55HV,在共晶过渡层由于硬质Mg17Al12相和Mg2Al3相含量的增加,显微硬度逐渐升高并达到峰值220HV左右,到1100铝基体显微硬度显著下降,其均值为30HV,由此说明界面结合处显微硬度值的变化与其微观组织结构是一致的。