本课题主要研究AZ31/7475双金属复合管气压胀形-冷缩结合工艺成形异型管,利用两种材料热膨胀系数的差异实现管间的紧密结合。通过数值模拟与实验研究成形工艺,并对成形过程进行力学分析。采用有限元模拟软件MSC.Marc模拟了AZ31/7475正六边形截面双金属复合管气压胀形过程,分析了成形过程中应变速率的变化情况,研究了加载气压、加载时间、加载路径、模具与管材之间间隙对复合管壁厚分布以及圆角半径影响规律,并总结出适宜工艺参数为阶梯式气压加载路径,初始成形气压3MPa、最大成形气压6MPa、加载时间600s、模具与管材之间间隙0.5mm。在有限元分析的基础上,在450℃下进行了复合管的气压胀形实验,研究了最大成形气压和加载时间对成形件壁厚和圆角半径的影响,实验结果与模拟结果吻合良好,相差约0.35%,圆角半径相差1mm,最佳工艺参数下成形的复合管壁厚不均匀率为3.07%,壁厚最大减薄率10.60%,圆角半径值7.0mm,管间界面结合紧密,无扩散连接现象。分别对双金属复合异型管气压胀形-冷缩结合过程中镁管和铝管的自由胀形、侧壁贴模、圆角填充以及冷缩结合四个阶段进行了应力分析。自由胀形、侧壁贴模和圆角填充三个阶段均忽略径向应力r?,受环向??轴向z?两向应力;自由胀形阶段按照两端固定的管材自由胀形平面应力状态分析,凸起轮廓点遵从模具无关椭圆模型;侧壁贴模阶段将贴模点视为胀形区改变的自由胀形管材最高点,按照管材自由胀形进行分析;圆角填充阶段将已贴模部分壁厚看成是直角梯形分布,未贴模部分壁厚一致,根据体积不变条件建立了该阶段圆角半径与壁厚之间的关系式;冷缩阶段将正六边形截面复合管的圆角部位和直壁部位分别视为相应尺寸双金属复合圆管一部分,按照双金属复合圆管冷却收缩时所受残余接触应力进行应力分析。提出了复合管管间残余接触应力应包括因冷却后收缩量不同引起的冷缩残余接触应力和因弹性恢复不同引起的回弹量不同两部分,按照管间过盈配合假设推导出了双金属复合圆管和正六边形截面双金属复合管管间结合力的计算公式,并通过压缩试验测量了400℃和450℃下成形的双金属复合圆管管间残余接触应力,理论值和实测值分别相差27.9%和19.2%。复合管内管直壁部分在冷缩过程中的受力情况相当于两端固定两端简支的受单向均匀载荷作用的矩形薄板,推导出了内管直壁部分发生屈曲失稳的临界载荷计算公式,并计算出临界失稳载荷为70.34MPa。