目前,双金属复合材料发展较快,其中镁/铝复合材料应用较为广泛,在汽车、航空航天等方面应用较多。然而,由于镁合金易腐蚀易氧化,致使难以控制复合界面组织与性能,不利于镁/铝复合材料的塑性加工与性能提升,因此有必要对镁/铝复合界面进行深入的理论与工艺研究。另外,半固态金属与固态、液态金属之间的复合是双金属复合的研究热点之一,特别是半固态显微组织的“液相”在固态金属与液态金属的影响作用下,其界面组织演变与成分分布。利用固/液复合浇铸工艺,制备AZ91D/6061复合铸锭,研究了半固态组织的“液相率”对复合界面组织形态的影响,重点研究了界面处金属间化合物的形成与元素扩散机制。结果表明:利用Procast软件对复合浇铸过程进行模拟优化,确定最佳浇铸温度为760℃。利用Thermo-calc热力学及Dictra动力学模块,对镁/铝复合界面进行计算热力学和扩散动力学分析,AZ91D镁合金在凝固过程中会形成Al₁₂Mg₁₇相,6061铝合金会析出Mg₂Si等合金第二相。通过Midema模型计算,Al₃Mg₂和Al₁₂Mg₁₇相的标准生成焓分别为:-0.40137 k J/mol、-0.4321 k J/mol;由此可知,在凝固过程中Al₁₂Mg₁₇将优先于Al₃Mg₂析出。利用Dictra动力学模块对复合界面合金元素扩散过程进行计算分析,Al原子的扩散激活能Q为1.32×10² k J/mol、Mg原子的扩散激活能Q为1.22×10² k J/mol,Mg原子的扩散速率大于Al原子,则AZ91D镁合金半固态坯料中“液相”组织的Mg原子会快速扩散到复合界面处,与液态6061合金的Al原子相结合优先形成单相组织:Al₁₂Mg₁₇相。另外,计算获得了Al、Mg原子的扩散系数与浓度、迁移距离之间的关系式为:对镁/铝复合铸锭进行了组织与成分分析:AZ91D/6061双金属复合界面的组织构成为:α-Mg基体、Al₃Mg₂与Al₁₂Mg₁₇相,AZ91D镁合金仍保持半固态组织。复合界面相析出、原子扩散的热力学与动力学计算结果,揭示了固/液复合铸造AZ91D/6061双金属复合的结合机制为:以液态金属熔蚀凝固结合固态金属为主、半固态金属坯料“液相”区域的合金原子优先扩散迁移至界面并析出第二相为辅。图46幅;表4个;参81篇。