双金属复层材料是利用某种加工技术将两种物理、化学和力学性能不同的合金在界面处实现牢固结合的一种新型复合材料,该类材料通过扬长补短,可以满足不同环境下对材料的特殊要求。制备复层材料的方法主要有轧制复合法、爆炸焊法、扩散焊法、挤压法、喷射沉积法等,近年来连续铸造法制备双金属复层材料技术受到研究者的广泛关注。本文紧紧围绕双金属复层材料铸造过程中界面形成机制这一关键科学问题开展研究,分别以熔点接近的同种材料、熔点差异较大的异种材料、以及有较大界面反应的异种材料三类具有代表性的界面为研究对象,揭示双金属复层材料铸造过程中界面形成规律,并以此为基础开发出两种用于制备双金属复层圆坯的连续铸造新技术。一种是铝／铝复层圆坯的直接水冷连续铸造方法,该技术是通过在外结晶器内部安置水冷内结晶器的方法实现的,首先在与内结晶器的接触区域形成具有一定强度的半固态支撑层,然后将另一种铝熔体从内结晶器中间浇注与外层的半固态支撑层接触,进而实现铝／铝复层圆坯的连续铸造。另一种技术是铜／铝复层圆坯短流程水平连铸技术,即首先将高熔点的铜液冷却,得到具有一定温度的管坯,再使低熔点铝液与铜管内壁接触,通过熔合及元素的扩散使两种金属在界面处实现牢固的冶金结合。为确定3003/4004铝合金复层材料连铸工艺参数,利用FLUENTTM软件,对内结晶器冷却水强度、3003浇注温度、4004浇注温度以及拉坯速度对复层铸坯连铸过程的温度场、液相率分布及流场的影响进行了数值模拟分析。模拟结果表明：3003/4004铝合金复层圆坯连续铸造过程中,内结晶器冷却水量必须合理选择,冷却水量过小,所形成的半固态支撑层强度不够,容易造成两种金属的混合,冷却水量过大,凝固的合金会将内结晶器包裹住而造成“卡锭”现象的发生,在本实验条件下,冷却水量为700L·h-I时较好；两种金属的浇注温度应该尽量低,但是当浇注温度过低时导致拉坯不顺利；拉坯速度大于70mm/min时两种金属液出现混合现象。同样模拟了铝液浇注温度以及拉坯速度对铜／铝复层铸坯连铸过程中温度场、液相率分布以及速度场的影响。结果表明：铝液的浇注温度控制在合理范围时,对铜／铝复层铸锭的温度场、流场及液相率的分布影响不大,但是铝液浇注温度越高,与铜管接触的铝液温度也就越高,容易造成铝铜之间发生反应；拉坯速度越快,铝液液穴深度越深,液态铝与铜管壁接触时间越长,另外,石墨芯末端附近的铜管壁温度也会越高,高温铝液与高温铜管坯接触,更容易导致铜铝之间的反应；在本实验条件下,拉坯速度为200mm/min时可以获得较好的效果。在研究直接水冷连续铸造制备双金属复层铸坯的过程中,通过优化设计内结晶器、外结晶器、浇注盘、引锭装置等实验设备,成功制备3003/4004双金属复层圆坯。并对复层铸坯的宏观组织,界面微观组织及元素分布情况进行了系统的考察。实验结果表明：采用直接水冷连续铸造的方法可以制备出界面复合良好的3003/4004双金属复层圆坯；4004熔体以3003凝壳为基底而实现非均匀形核,加之两种金属中溶质间相互扩散,使得两种金属的冶金结合得以实现；两种金属扩散层的平均厚度约为40μm,界面抗拉强度大于106.8MPa。在研究铜／铝复层材料水平连铸过程中,自行设计石墨结晶器、浇注系统、引锭装置等装置,成功制备直径为88mm的铜／铝复层铸坯。并对铜／铝复层铸坯界面的组织结构、元素分布以及界面结合强度等情况进行了考察。实验结果表明：铜／铝复层材料连续铸造稳定阶段,即铜液铸造温度1150±5℃,铸造速度为200mm·min-1,铝液浇注温度为710±10℃,一冷水流量为1.7m3·h-1,二冷水为2.5m3·h-1,该条件下所制得的铜／铝复层圆坯,过渡层内在铜一侧首先为Cu9Al4相,其厚度约为1μm,然后为CuAl2相层,CuAl2+α-Al共晶层,铜铝固溶体,整个金属间化合物过渡层的平均厚度约为200μm；界面结合剪切强度约为45MPa。