当今世界面临的能源危机和环境污染问题日益严峻,降低汽车、飞机等交通工具的重量以降低能源消耗减少环境污染是机器制造业亟待解决的难题。轻质材料的开发应用成为研究的重点。将铝、镁两种性能优异的轻质金属进行复合可以将两种材料的优点进行有机结合,发挥各自的特点,弥补单一材料在性能上的不足,制备出一种具有广阔应用前景的理想轻质复合材料。1.本文采用固-液铸轧方法制备Al 6061/Mg AZ31B双金属复合材料,以AZ31B镁合金板材作为固态基板,6061铝合金作为液态浇覆金属,探究6061铝合金熔体浇覆温度对复合材料界面组织、宽度、相组成和力学性能的影响。发现随着6061浇覆金属熔液温度的升高,复合材料界面结合区宽度增加,从50μm增加到480μm,且金属间化合物体积分数增加。当6061铝合金液的浇注温度在660℃～700℃时,可获得良好的6061和AZ31B双金属冶金结合界面。界面附近可分为5个不同区域,在铝合金侧主要由α-Al和Al3Mg2相组成,镁合金侧主要为α-Mg和Mg17Al12相,中间结合区为Mg17Al12和Al3Mg2相,且在其中发现了Al Mg4Zn11相,Al Mg4Zn11相可以有效提高复合材料的结合性能;当6061铝合金液浇注温度为680℃时,复合材料界面强度达到最大,其中剪切强度为65 MPa,抗拉强度为111 MPa。2.结合层处存在金属间化合物会严重影响复合材料的综合性能,引入中间层可以有效地改善结合层的综合性能。结合相图分析与第一性原理计算,确定引入Zn中间层能够改变原有Al/Mg双金属复合材料结合界面的相组成,提高复合材料的综合力学性能。采用电弧喷涂技术在AZ31B镁合金固体基板表面制备一层Zn复合中间层。然后进行固-液铸轧,发现随着浇覆温度的升高,Zn会逐渐合金化到复合材料的结合层中,在Al/Mg结合界面处生成Mg Zn、Mg Zn2、Al Mg4Zn11等抗变形能力强、韧性优良的新相,减少Al3Mg2和Al12Mg17等脆性相在结合层中含量,对提高复合材料力学性能有积极作用。结果表明:含有Zn中间层的镁铝结合层与直接复合的镁铝结合层相比,复合材料的拉伸强度、剪切强度提高约25%。随着浇覆温度升高力学性能均有所提高,浇覆温度为680℃时达到峰值,分别为136 MPa和74 MPa。3.变形后处理是提高Al/Mg复合材料界面结合性能的一种有效方法,通过多道次轧制可使金属间化合物层发生破碎,从而提高复合材料的界面结合性能。研究发现,随着轧制道次的增加,复合材料板材结合层被轧碎,且两侧基板中的母材逐渐向结合层破碎处迁移。两侧基板中的组织会沿轧制方向伸长并发生一定的再结晶,Mg基板中由于预热保温温度高于其再结晶温度,随着轧制道次的增加,Mg基板内部的晶粒发生在结晶,当轧制道次达到第四道次时,Mg基板内部基本发生了完全再结晶。随着两侧基板内部组织与结合层处的变化,复合材料板材的力学性能逐渐能加,其拉伸强度由未轧制时的136 MPa增长到第四道次轧制时的190 Mpa,剪切强度由74 MPa增长到98 MPa,增长率分别约为40%与32%,复合材料板材的延伸率则是由6.3%下降到了5.4%,降低约1%。