同溫和異溫擠壓對7075 / AZ31B 復合管層厚均勻性及力學性能的影響

7075-T6/AZ31B 雙金屬復合管因其“外鋁-內鎂"結構兼具高比強度、減重與耐蝕潛力，已成為航空航天液壓、燃油及冷卻系統輕量化的重要候選。本文在 6300 kN 臥式擠壓機上采用自主設計的剪切擠壓模，系統對比了 380 ℃與 410 ℃、同溫與異溫四種工藝路徑對層厚均勻性、界面冶金質量及力學性能的影響規律

1. 層厚均勻性

?① 380 ℃同溫擠壓管在穩定擠壓段（Ⅱ-Ⅲ區）AZ31B 內層周向 8 點厚度差 ≤ 0.25 mm，軸向波動 < 5 %，顯著優于 410 ℃同溫擠壓（最大差 0.80 mm）；

?② 異溫路徑可抑制頭部“單層鎂"長度，380 ℃異溫頭部單層僅 145 mm，比 410 ℃同溫縮短 30 mm，材料利用率提高 8 %。

2. 界面冶金質量

?① EDS 線掃描顯示，隨溫度升高，Al-Mg 互擴散層厚度由 7.4 μm（380 ℃同溫）增至 10.0 μm（410 ℃同溫），擴散層中 β-Al?Mg? 與 γ-Al??Mg?? 金屬間化合物（IMCs）體積分數由 28 % 升至 61 %，硬度提高 18 %，但脆性顯著增加；

?② 380 ℃異溫擠壓因鎂側溫度低，位錯密度高，擴散激活能降低，反而獲得 8.2 μm 厚擴散層，實現“低溫-厚擴散"反常效應，兼顧結合強度與韌性。

3. 微觀組織演變

?③ 380 ℃同溫擠壓 AZ31B 晶粒尺寸 4.2 μm，再結晶體積分數 > 90 %，織構強度 4.8 mrd，弱織構+細晶協同提升塑性；

?④ 410 ℃同溫擠壓出現 50 μm 級異常長大晶粒，晶界富集 Zn、Cu 元素，成為裂紋源，使伸長率下降 35 %。

4. 力學性能與斷口特征

?⑤ 380 ℃異溫擠壓管屈服強度 209 MPa、抗拉強度 346 MPa、伸長率 15.0 %，綜合強度最高；380 ℃同溫擠壓管伸長率 19.5 %，比 410 ℃同溫提高 26 %，滿足航空導管 15 %-EL 指標；

?⑥ 原位拉伸顯示，界面擴散層首先開裂，隨后載荷轉移至延性更高的 7075 外層，呈現“臺階式"承載機制；擴散層厚度 7–8 μm 時，界面結合強度與整體塑性達到最佳平衡。

5. 工藝窗口與放大潛力

?⑦ 基于響應面法建立“溫度-速度-剪切角"多目標優化模型，預測 375–385 ℃、剪切角 25°、擠壓速度 1 mm s?1 為最佳參數包，可使擴散層厚度穩定在 7.5 ± 0.3 μm，抗拉強度 ≥ 340 MPa，伸長率 ≥ 18 %，為實現 Φ65 mm×2.5 mm 規格復合管連續擠壓提供了可復制的工藝包。