复合材料聚集了单一材料的优秀性能,被广泛地应用于汽车船舶、机械电子、石油化工、航空航天等领域,在近些年受到广泛关注。采用直接水冷连续铸造法生产复合材料能够节约能源,降低生产费用以及提高生产效率。在包覆铸造中,首要研究的就是界面的结合情况和特点,分析铸造工艺条件对铸锭的复合状态的影响,不断改善复合材料的性能,因此,设计合理的实验装置、制定合理的铸造工艺参数有很重大的意义。本文首先通过Fluent有限元软件建立一个数学模型,模拟复合铸锭包覆铸造过程的速度场、温度场以及凝固过程。铸锭的规格参数为Φ140mm/Φ110mm,其中外层是4045铝合金,内芯是3003铝合金。对包覆铸造过程的铸造速度、铸造温度和接触高度这三个工艺条件进行模拟,分别模拟出了各自的速度场、温度场以及对温度分布提取数据分析。分析比较模拟结果之后发现：在铸造速度为110-150mm/min的条件下,界面的复合效果最好,铸造速度过低,冷却时间太长会导致无法复合,铸造速度过高,则会使支撑层的厚度减薄,由于回热作用,会重熔芯材,使复合界面受到损坏；在模拟的温度范围内,即953KM～1013K,铸造温度对两种合金复合时的速度场和温度场基本没有影响,可以根据铸造的实际情况制定最佳的温度；采取较低接触高度,如h=20mm和h=30mm进行铸造时,熔体在分流口处受各阶段冷却较大,流动较弱,芯材液穴浅,支撑层厚度较大,支撑层外表面温度较低,采取较高接触高度时如h=40mm和h=50mm进行铸造时,熔体在分流口处流动性较好,芯材液穴较深、支撑层厚度适中,支撑层外表面温度较高,高的接触高度铸造得到的复合铸锭界面处的抗拉强度更高,所以铸造时应采用高的接触高度,即40mm或者50mm。在模拟出工艺参数的基础上,进行实际的包覆铸造,验证不同铸造速度的情况。铸造速度为90mm/min时,出现挂锭；铸造速度为170mm/min时,出现漏铝。铸造速度为110mm/min、130mm/min、150mm/min的复合宏观形貌良好。观察复合成功的三组铸锭的结合界面的宏观组织和微观组织,铸造速度为110mm/min的铸锭复合界面并没有全部复合；铸造速度为130mm/min的试样微观组织显示结合界面有较宽的扩散过渡层。根据打点分析得知元素互相均匀扩散至另一种合金,在界面处两种合金元素均有一个突变现象,即从4045铝合金到3003铝合金Si含量迅速降低,从3003铝合金到4045铝合金Mn含量迅速降低,Si和Mn两种元素都有一定程度的扩散,这说明两种合金是一种冶金结合；铸造速度为150mm/min的铸锭结合界面发生了混流。对试样做多组拉伸试验,得出复合情况良好的试样结合界面的抗拉强度高于3003铝合金的抗拉强度。综合分析可知铸造速度为130mm/min的铸锭结合界面最好。