镁合金具有轻质高强的优势而且矿产资源储量丰富。然而,镁合金韧性低、耐腐蚀性差,制约了其轻质高强的优势发挥及应用。如果将镁合金表面覆盖一层铝合金材料,发挥铝合金高韧耐蚀的优势,可以改善镁合金表面性能并且提高其综合力学性能。本文采用爆炸焊接技术制备铝/镁合金层状复合材料,重点研究了其复合界面形成及接合机制。鉴于爆炸焊接过程的瞬时性和危险性,很难对其过程进行详细地捕捉。本文采用ANSYS有限元数值模拟的方法,以铝合金作复层,以镁合金作基体,研究了铝/镁合金层状复合过程的界面材料运动规律和界面接合机制。探讨了波浪状界面的形成过程,界面波形形貌的影响因素和界面区金属塑性流动机制。以数值模拟结果为依据,进行实际爆炸焊接试验。采用金相显微镜、扫描电镜及纳米压痕仪等方法,研究了爆炸焊接复合材料界面接合区的微观组织形貌特征,界面波前漩涡的形成机制和局部微区力学性能。铝/镁合金碰撞复合二维数值模拟表明,碰撞过程中产生了明显的波浪状接合界面。材料在碰撞点处的速度和压力值达到最大,镁合金的峰值压力可达8GPa,铝合金峰值压力可达2.2GPa,远远超过了材料自身的屈服强度。在碰撞过程中镁合金的有效塑性应变峰值可达400%,铝合金的应变峰值可达110%。接合界面波形与界面金属的有效应变变化趋势相一致。铝/镁合金爆炸焊接层状复合三维数值模拟表征了铝/镁合金在接合过程中的运动规律以及爆轰冲击波的传播路径。铝合金在爆轰压力作用下经历了一个加速过程,速度不超过700m/s。镁合金表面上点的速度在垂直于爆轰方向上经历了一个从正向到负向的跳跃,最大值约400m/s,速度从上到下地波动也促使了波形界面的形成。铝合金上表面的压力和有效塑性应变的云图分布以起爆点为圆心呈弧形轮廓。以应力波传播机制为理论基础,建立界面波形形成过程的物理模型。材料中的拉伸波和挤压波在界面处周期性干涉引起扰动,处于塑性流动状态的金属随着扰动而运动形成波形。本文在不同工艺条件下获得了三种界面波形,包括平直形、小波形、带漩涡的大波形。小波形的波长和波幅约1342μm和274μm,带有漩涡波形的波长和波幅约2825μm和677μm。波形形貌尺寸随炸药量和基复板面间距增加而增大。通过建立界面金属塑性流动数学模型,探究了界面波形形成过程中金属的塑性流动机制。碰撞点附近高能量的粒子在应力波的干涉扰动下状态活跃,相互嵌入的铝、镁合金粒子限制了活跃粒子的活动范围,从而形成了牢固的波状界面。一个完整波形的形成大约需要0.2μs。射流是漩涡形成的重要原因。界面温度在某时刻达到1000K以上,使得界面局部金属发生熔化,熔化的金属射流被铝合金来流所捕获在界面波形波峰前沿凝固形成漩涡。以4mm厚的6061Al作复板,以20mm厚的AZ31B作基板,进行实际爆炸焊接试验,获得了铝/镁合金层状复合材料。对复合界面形貌特征进行分析,界面呈波浪状,紧密机械咬合在一起。界面扩散层厚度约2.5μm。界面靠近镁合金一侧存在熔化区、细晶区和绝热剪切带区。纳米压痕测试分析表明,铝合金基体和镁合金基体的平均硬度分别为1.29GPa和1.13GPa;绝热剪切区和细晶区的平均硬度较母材有所提高,分别为1.55GPa和1.51GPa。熔化区的平均硬度最高达4.98GPa,这表明熔化区存在脆硬的金属间化合物Al3Mg2和Mg17Al12。漩涡是在界面波形波峰前沿形成的较大的熔化块,其组织包含镁合金基体和中间相Mg3Al2、Mg17Al12。实际复合材料界面处的漩涡形貌与模拟结果中出现的界面漩涡较吻合。