同温和异温挤压对7075 / AZ31B 复合管层厚均匀性及力学性能的影响

7075-T6/AZ31B 双金属复合管因其“外铝-内镁"结构兼具高比强度、减重与耐蚀潜力，已成为航空航天液压、燃油及冷却系统轻量化的重要候选。本文在 6300 kN 卧式挤压机上采用自主设计的剪切挤压模，系统对比了 380 ℃与 410 ℃、同温与异温四种工艺路径对层厚均匀性、界面冶金质量及力学性能的影响规律

1. 层厚均匀性

 ① 380 ℃同温挤压管在稳定挤压段（Ⅱ-Ⅲ区）AZ31B 内层周向 8 点厚度差 ≤ 0.25 mm，轴向波动 < 5 %，显著优于 410 ℃同温挤压（最大差 0.80 mm）；

 ② 异温路径可抑制头部“单层镁"长度，380 ℃异温头部单层仅 145 mm，比 410 ℃同温缩短 30 mm，材料利用率提高 8 %。

2. 界面冶金质量

 ① EDS 线扫描显示，随温度升高，Al-Mg 互扩散层厚度由 7.4 μm（380 ℃同温）增至 10.0 μm（410 ℃同温），扩散层中 β-Al₃Mg₂ 与 γ-Al₁₂Mg₁₇ 金属间化合物（IMCs）体积分数由 28 % 升至 61 %，硬度提高 18 %，但脆性显著增加；

 ② 380 ℃异温挤压因镁侧温度低，位错密度高，扩散激活能降低，反而获得 8.2 μm 厚扩散层，实现“低温-厚扩散"反常效应，兼顾结合强度与韧性。

3. 微观组织演变

 ③ 380 ℃同温挤压 AZ31B 晶粒尺寸 4.2 μm，再结晶体积分数 > 90 %，织构强度 4.8 mrd，弱织构+细晶协同提升塑性；

 ④ 410 ℃同温挤压出现 50 μm 级异常长大晶粒，晶界富集 Zn、Cu 元素，成为裂纹源，使伸长率下降 35 %。

4. 力学性能与断口特征

 ⑤ 380 ℃异温挤压管屈服强度 209 MPa、抗拉强度 346 MPa、伸长率 15.0 %，综合强度最高；380 ℃同温挤压管伸长率 19.5 %，比 410 ℃同温提高 26 %，满足航空导管 15 %-EL 指标；

 ⑥ 原位拉伸显示，界面扩散层首先开裂，随后载荷转移至延性更高的 7075 外层，呈现“台阶式"承载机制；扩散层厚度 7–8 μm 时，界面结合强度与整体塑性达到最佳平衡。

5. 工艺窗口与放大潜力

 ⑦ 基于响应面法建立“温度-速度-剪切角"多目标优化模型，预测 375–385 ℃、剪切角 25°、挤压速度 1 mm s⁻¹ 为最佳参数包，可使扩散层厚度稳定在 7.5 ± 0.3 μm，抗拉强度 ≥ 340 MPa，伸长率 ≥ 18 %，为实现 Φ65 mm×2.5 mm 规格复合管连续挤压提供了可复制的工艺包。