双金属复合材料由于其优异的综合性能、良好的经济效益、可优化材料表面性质及广泛的可设计性等一系列优点,在材料科学与工程领域表现出强劲发展势头。铝/铝及铜/铝双金属体系双金属复合材料是其中的一个重要发展方向,被广泛开发应用在电力、电子、汽车、航空等领域。不过铝/铝、铜/铝体系双金属复合材料由于其特殊的表面性质及物理化学性质,在利用传统焊接方法制备过程中经常出现缺陷,大大限制了其推广和应用。固液复合技术工艺简单、受外形条件约束小、工艺设备要求简单、生产效率较高,受到越来越多的关注。不过针对固液复合铝/铝、铜/铝双金属复合材料,在表面处理工艺选择、固液复合工艺选择、固液复合实验参数优化等方面都还没有系统深入的研究。在界面结构、传热及熔合现象、扩散行为以及复合机理方面也需要进一步阐释。双金属复合材料为制备双金属复合电机转子提供了广阔的设计和研发空间,可以很好地解决传统压铸及离心铸造制备电机转子时容易出现的各类缺陷,同时铝/铝、铜/铝双金属体系可以很好地满足电机转子对于导电性、强度、轻量化及经济性等多方面的需求。本文选取以铝/铝及铜/铝为研究体系。通过表面处理后重力铸造及挤压铸造的方法制备了铝/铝及铜/铝双金属复合材料。利用光学显微技术（OM）、扫描电子显微技术（SEM）、电子背散射衍射技术（EBSD）表征其组织结构。通过硬度测量、剪切实验、拉伸实验、界面电阻测量等评价其力学性能及电学性能。对于铝/铝双金属复合体系,系统研究了重力铸造及挤压铸造铝/铝双金属复合材料的组织结构和物理性能,分析了其界面处凝固及导热行为。对于铜/铝双金属复合体系,系统研究了不同铸造参数下铜/铝双金属复合材料的组织结构和物理性能。获得了铜/铝双金属复合材料界面区域金属间化合物的形成和生长规律,分析了扩散及凝固行为。最后设计挤压铸造模具,并利用软件模拟制备电机转子过程,分析凝固及传热行为。在前述研究基础上,利用获得的技术原型,通过挤压铸造制备铝/铝和铜/铝双金属电动汽车驱动电机转子。通过在6101预置材料表面电镀Zn处理后重力铸造及挤压铸造的方法,成功制备了固液复合6101/A356、6101/6101及6101/纯铝等体系双金属复合材料,研究了其组织结构和力学性能,探明了工艺参数的影响规律。对于重力铸造及挤压铸造6101/A356双金属复合材料,随着表面镀锌层厚度增加其组织结构及力学性能没有明显变化,而随着浇注温度的增加,抗拉强度先增加后减小。随着挤压压力的增加,浇注铝合金基体材料的抗拉强度、屈服强度及延伸率均增加。这是由于挤压铸造条件可以去除合金内部缺陷,同时合金组织结构得到细化。挤压压力对于组织结构的细化作用来自两个方面,一是改善凝固熔体与模具之间的传热条件,提高冷却速率,二是提高液相线温度,促进凝固过程中α-Al形核。随着挤压铸造压力增加,不同体系铝/铝双金属复合材料的力学行为有很大差别。对于6101/A356,抗拉强度及延伸率分别保持在160MPa及5%,相比于重力铸造有一定提高,屈服强度保持在90MPa左右,相比于重力铸造并没有明显变化。对于6101/6101,抗拉强度和屈服强度分别保持在200MPa和100MPa左右,而延伸率随着压力的增加而减小。对于6101/纯铝,抗拉强度、屈服强度及延伸率随压力增加均有所增加。分析发现,铝/铝双金属复合材料的抗拉强度和屈服强度决定于其中的较小值,而延伸率则由两组元共同决定:EL=S₁?₁+S₂δ₂。根据组元和加工参数的变化,断裂位置可分别位于6101预置材料内部（挤压铸造6101/6101）、浇注材料内部（重力铸造6101/A356、重力铸造及挤压铸造6101/纯铝）或者过渡区域（挤压铸造6101/A356）。分析了重力铸造固液复合时铝条表面温度变化曲线,研究了铝条表面温度与界面反应之间关系。发现铝条表面的温度场是决定铝/铝双金属复合材料结合的关键因素,为了得到冶金结合的铝/铝双金属复合材料,铝条表面温度需满足两个条件:一.保持在固相线温度以上一定时间,使得浇注材料能够和预置材料之间发生充分的固液反应;二.始终保持在液相线温度以下,防止铝条变形或熔化。得到了铝条表面温度和各组元热物理参数之间关系:_θ0^θ（η）,=exp（-μ₁²F₀）,其中θ=t（x,τ）-t_∞,为了得到冶金结合的铝/铝双金属复合材料,需满足:对于预置材料,液相线及固相线之间温度差距较大;对于浇注材料,导热系数较低,比热容较小,液相线温度低于芯材的固相线温度。通过在预置铜材表面热喷涂锌处理后挤压铸造的方法,成功制备了固液复合铜/铝双金属材料,研究了其组织结构和力学性能,探明了工艺参数的影响规律。界面过渡层可分为3个不同区域,从铜侧到铝侧依次为:中间化合物区、α-Al/Al₂Cu共晶相区,α-Al固溶体区域,其中中间化合物层又分Al₄Cu₉（?₁）相区和Al₂Cu（?）相区。随着浇注温度的增加,过渡区域厚度增加。Al₄Cu₉（?₁）相中间层和Al₂Cu（?）相中间层厚度均不断变厚,这是由于扩散系数的增加及扩散时间的增长。随着挤压铸造压力的增加,过渡区域厚度不断减小。Al₄Cu₉（?₁）相中间层和Al₂Cu（?）相中间层厚度基本不变。但是共晶相区域厚度不断减小,原因是凝固速度增加导致扩散行为减弱,同时共晶点向铜侧（Al₂Cu侧）偏移。研究了铜/铝双金属复合材料挤压铸造参数与力学行为之间的关系,分析了界面区域微观结构与力学行为之间的关系。发现随着浇注温度的增加,铜/铝双金属复合材料的拉伸强度先增加后减小,在浇注温度为700°C时达到最大值为26MPa左右,随后稳定在16MPa左右。而随着挤压压力的增加没有明显变化。铜/铝双金属复合材料的拉伸强度及其断裂行为主要由Al₂Cu相中间层厚度决定。当Al₂Cu相中间层厚度较薄时,裂纹会扩展到共晶相中间层区域,断口显示河流状形貌,相应的拉伸强度较高,当Al₂Cu相中间层厚度较厚时,裂纹在Al₂Cu相中间层内部萌生扩展,断口较为平整,相应的拉伸强度较低。设计模具并模拟了整体铝/铝双金属复合电机转子制备过程,研究了铝条表面温度变化规律。发现内浇道位置铝条表面最高温度随着内浇口及浇注温度的增加而增加,随着充型速度增加而减小。整体电机转子铝条表面温度均匀性随着端环外径及充型速度的增加而减小,随着内浇口尺寸增加而增加。利用挤压铸造固液复合工艺制备了铝/铝、铜/铝双金属复合电动汽车用电机转子。这为制备具有优良性能的电动汽车驱动电机转子提供了一种新的技术方法。