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本课题针对AZ31/AA5083双层筒形件复合结构成形进行探索，利用不同合金的超塑性气胀温度区间彼此重叠和热膨胀系数的差异，通过加热时气压胀形成形筒形件，冷却时由冷缩结合力提供双层板间的抱紧力，实现镁合金和铝合金双层复合结构的成形与结合。借助MARC软件采用壳单元对双层筒形件气压成形过程进行模拟，结果表明，双层筒形件壁厚分布不均匀，底部圆角处壁厚最小，最易发生破裂；当成形初始压力和最大压力一致时，加载路径、板间摩擦系数对双层筒形件壁厚分布没有影响，外层板与模具间摩擦系数越小，筒形件壁厚分布越均匀；内层板对外层板的板间力的作用方式等效于气体压力作用，二者等效应力分布一致。利用1.0和1.5mm厚的轧制板材在不同温度、加载路径下进行双层筒形件气压胀形/冷缩结合实验。实验结果表明，温度过高，筒形件内层底部失稳凸起，温度过低，筒形件圆角半径过大；在450℃，初始压力为1.6MPa，每600s增加0.4MPa至最大压力4.4MPa保压8100s，成形出了直径为80mm、高度为24mm的高径比为0.3的筒形件，而且壁厚分布有限元模拟结果与实验值吻合较好，厚度减薄率差值一般在5%以内；以利用两种异种金属的塑性能力为判断准则，得到AZ31/AA5083双层筒形件适宜成形温度区间为425~450℃；板材位置对板材壁厚分布影响较大，在胀形过程中，位于内层板材壁厚分布比较均匀。利用光学显微镜研究AZ31镁合金板材成形时的组织演变规律。结果表明，随变形程度的增加，晶粒变细，底部圆角处晶粒最细小，厚度减薄率从0%增加到67.6%，晶粒尺寸从20μm减小至9μm；随成形温度的升高，晶粒增大，成形温度从400℃升高到450℃，底部圆角处板材晶粒尺寸从5μm增加到9μm。通过理论计算确定了双层筒形件板间抱紧力，按照双层板间过盈配合计算得到的双层筒形件层间接触压力约为63.45MPa，并对双层筒形件气压胀形/冷缩结合过程进行了应力及失稳分析，气压胀形/冷缩结合过程会产生内层底部凸起和破裂两种失稳。内层底部凸起是由冷却时的收缩力而产生的。按照沿周边均匀受压薄圆板的临界屈曲压力公式得到了降低成形温度、增大筒底圆角半径和采用保压炉冷方式可以避免凸起；破裂易于发生在胀形件壁厚最薄的部位，且内外层板材破裂的位置一致。