【摘 要】
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本文基于Deform-3D软件有限元数值模拟软件,对AA6063/AZ31B双金属复合棒材挤压剪切制备成形过程进行了数值模拟,首先是分析了在成形过程中的网格变化、温度的场分布情况、应力应变情况、以及各工艺参数对载荷以和温度场分布的影响情况等;紧接着利用正交试验方法确定了理论成形最优工艺参数;最后通过物理挤压实验制备复合棒材,利用先进的材料组织性能表征手段对复合棒材进行了界面结合层形貌、微观织构以及
【基金项目】
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国家自然科学基金面上项目（52071042）；
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本文基于Deform-3D软件有限元数值模拟软件,对AA6063/AZ31B双金属复合棒材挤压剪切制备成形过程进行了数值模拟,首先是分析了在成形过程中的网格变化、温度的场分布情况、应力应变情况、以及各工艺参数对载荷以和温度场分布的影响情况等;紧接着利用正交试验方法确定了理论成形最优工艺参数;最后通过物理挤压实验制备复合棒材,利用先进的材料组织性能表征手段对复合棒材进行了界面结合层形貌、微观织构以及力学性能（显微硬度、结合强度）的测试与分析,结论如下:一、通过对数值模拟结果分析知:在挤压加工制备复合棒材的过程中坯料的网格变化、温度场分布、应力应变分布主要受到来自模具结构的影响,并且外层材料的形变也相对要滞后于内层镁合金;运用正交试验方法讨论了不同挤压温度、挤压速度、摩擦因子等对成形载荷影响程度从而来确定最佳工艺参数,最后得到影响程度的排序依次为:挤压温度>摩擦因子>挤压速度。即理论最优挤压工艺参数为:挤压温度390℃、挤压速度1mm/s、摩擦因子为0.1;二、通过对物理实验制备的制件进行分析发现,实验所得制件前端出现明显分层现象,即挤压过程中内层镁合金会先挤出一部分,通过对制件截面观察发现,普通挤压制件结合层处存在明显缝隙,而挤压剪切制备的制件截面无明显缝隙且制件外层包覆材料厚度分布不均匀。三、通过SEM、EDS分析测试发现:相同成形工艺下,温度对两种材料的复合具有促进作用;相同挤压温度下,挤压剪切工艺更优于普通挤压工艺制备双金属复合棒材。本次实验中界面结合最优的为390℃下挤压剪切工艺所制备的复合棒材界面结合层微区,微区厚度约为32μm,稳定层约为15μm,并且各部分微区厚度均随温度上升呈增加。普通挤压制备的复合棒材并未发现有稳定层形成,且微区厚度呈现无规律化。两种工艺下近镁侧为Al12Mg17,近铝侧为Al3Mg2;四、通过对挤压剪切成形工艺下所得制件不同区域的组织演变（EBSD）分析测试发现:成形过程中坯料沿挤压方向具有较好的受力效果;成形过程中铝合金由于挤压加工中难发生再结晶因此成形制件中的再结晶区域较镁合金低。并且成形前后的铝合金特征织构发生了转变;挤压剪切成形对于提高镁合金的塑韧性具有促进作用;五、通过对挤压剪切工艺下复合棒材的显微硬度分析测试发现;对成形棒材进行显微硬度测试发现,镁侧的显微硬度约65HV,结合层硬度约为221HV,铝侧硬度约为92HV。通过推出试验发现,复合棒材在不同区域所表现出的结合强度各不相同,其表现的性能也各有差异。其中最大剪切强度达到36.32MPa,最小的剪切强度值为11.01MPa。
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