随着科学技术的不断发展和各种新兴技术、新产业的出现,对材料性能的要求越来越高,单一组元材料的性能很难胜任这些需求。近年来,金属复合材料的生产、研究和应用越来越引起人们的注意。随着电力、电子、计算机工业的迅猛发展,对金属复合材料在性能上的精度和稳定性要求不断提高。钛合金TC4作为一种优质的合金材料,广泛的应用于航空航天、船舶等行业,由于成本较高,限制了其使用范围。铝合金6061成本低廉,但其自身的金属特性使其无法用于对材料强度要求较高的领域。而通过热轧复合的方式制备的铝钛铝三层复合板材可以弥补两种合金的短板,既可以降低成本又可以获得单层铝合金6061不具备的机械性能。本文将通过理论计算、数值模拟、轧制实验和性能分析等几方面对热轧复合的方法制备铝钛铝三层复合板进行系统研究。本文主要研究内容如下:首先,在经典复合板理论的基础上,以钛合金TC4作为基层材料,铝合金6061作为复层材料,计算铝钛铝三层复合板在不同铝合金层包覆率下的性能指标,包括:强度、刚度、安全系数、比强度、比刚度等指标,确定铝钛铝三层复合板具有最佳性能时的铝合金层包覆率,为数值模拟与轧制实验时选取的各层板厚比提供理论依据。其次,在最佳各层金属板厚比的基础上,使用MSC.marc有限元软件建立铝钛铝三复合板计算模型,并对其进行热轧过程模拟计算。通过模拟计算,得到热轧过程中的温度场与应力场,并分析轧制过程中的温度及应力变化对复合板结合强度可能产生的影响,确定最优轧制工艺参数。然后,在理论计算和数值模拟的基础上,考虑不同温度、不同压下量以及不同板厚比等因素,在山西省冶金设备设计及理论重点实验室的实验二辊轧机上进行了铝钛铝三层复合板热轧实验。最后,对热轧实验得到的铝钛铝三层复合板进行力学性能测试和微观形貌测试。在拉伸试验机上对轧制复合板进行了拉伸实验,分析了不同轧制工艺参数对铝钛铝三层复合板结合强度的影响规律。同时对轧制复合板在电子显微镜下观察结合面的微观形貌,并进行了能谱分析,研究了不同轧制工艺下复合板材的扩散层厚度,对宏观力学测试中所得结论进行了验证。