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累积叠轧焊法工艺简单、易操作、具有容易推广和生产效率高等优势,适用于流水线生产,具备广阔的工业化前景。本文采用累积叠轧焊工艺对异质合金进行多道次变形轧制,制备出具有多层结构的铝基复合材料。采用光学金相显微镜、X射线衍射仪、扫描电镜和万能力学试验机等实验仪器对试样的显微组织结构、相组成物、断口形貌和拉伸性能进行观察和研究。通过建立数学模型分析铝基复合材料在各道次弹塑性阶段的本构关系以及累积叠轧道次与加工硬化指数之间的关联性。结果表明:累积叠轧焊制Al-Fe复合板随着轧制道次的增加,板材间的结合逐渐紧密,结合界面消失,保温时间和基体材料的不同对基体的结合有重要影响。1060/Fe/1060基复合板材经过每道次轧制后在300℃保温60min,其结合界面基本消失;而Al-Fe结合界面经过300℃保温60min处理后,在其结合界面通过XRD与扫描电镜检测未发现新相或金属间化合物。经过第二道次轧制累积真应变达到1.39后,其抗拉强度达到175MPa,屈服强度达到140MPa,相对于基体材料分别提升了68.3%和35.9%。6061/Fe/6061复合材料ARB每道次间进行300℃保温5min,Al-Fe结合界面与1060/Fe/1060的表现一致,在第三道次基体内部出现大量微裂纹,随ARB道次的进行裂纹逐渐减小,经第二道次轧制累积真应变达到1.16后抗拉强度和屈服强度分别达到227MPa和176MPa,综合性能最佳,相对于基体材料提高了38.41%和23.8%。6061/TC4/6061在300℃下进行轧制变形后与室温轧制状态相比较,改善了材料的塑性,使得相对变形量增大所得到结合界面更为平直,应力不易集中,抗拉强度均高于室温轧制,第3道次综合力学性能最佳,抗拉强度达到430MPa,对比6061铝合金增加162.20%。Fe基非晶合金以碎片夹杂物的形式弥散分布在基体中,随着轧制道次的增加非晶Fe基合金的碎片延塑性流动方向分布愈加细小均匀。随着变形量的加大1060/Fe/1060与6061/Fe/6061复合材料均出现加工软化现象。在弹塑性变形阶段,1060/Fe/1060基复合材料经第六道次轧制累积真应变达到4.16时,弹性变形阶段所吸收的能量最大,其弹性比功达到13.76GPa,经第七道次轧制累积应变达到4.85时,在塑性变形阶段所吸收能、弹性模量和加工硬化指数达到最大值,分别达到455.68GPa,32.6GPa和0.79,1060/Fe/1060复合材料的弹性模量和加工硬化指数在ARB过程中随着累积真应变的增大而增大;6061/Fe/6061复合材料在经2道次轧制累积应变达到1.16时弹性模与弹性比功分别为28.2GPa和11.24GPa,经5道次轧制累积真应变达到3.46时加工硬化指数达到0.40,由于轧制过程中产生微裂纹的影响材料塑性降低,ARB第六道次断裂比功最高达到938.03GPa,仍然低于基体6061。与室温轧制状态相比300℃轧制6061/TC4/6061复合材料改善了材料的塑性,300℃轧制试样第三道次弹性比功最大,可达120GPa。室温首道次轧制后未经时效状态断裂比功最大,为3176GPa,表明该状态具备良好的塑性。由于异质金属间的塑性不均匀,使得钛层和铝层出现不同程度的颈缩,此时在切向应力的作用下结合面出现分离,破坏界面处形成的弱连接。Fe基非晶合金箔带和退火态TC4板材作为增强体皆对6061铝合金产生了增强作用。Fe基非晶合金箔带非连续增强铝基复合材料与TC4连续性增强铝基复合材料相比,基体间的结合效果更加紧密,但由于TC4板材所占的体积分数更大,且在轧制过程中保持连续性,TC4对Al基体强度的提升效果更加显著。TC4作为增强体在第四道次室温轧制过程中发生断裂,导致复合材料强度骤降,因此,通过工艺改进在保持增强体的连续性的同时提升异质金属间的结合强度提升是异种金属叠层复合材料强韧化发展的必由之路。