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镁合金材料比大多数建筑材料都轻，具有良好的可加工性、可铸造性、高阻尼能力等优点，在汽车、航空航天等领域得到了广泛的应用，但是由于其耐腐蚀性能和耐磨性较差等缺点限制了镁合金进一步的发展。钢的耐磨性和耐腐蚀性能比镁合金好，且成本低廉，能够弥补镁合金性能上的不足。如果能够有效地实现镁合金与钢的结合，将进一步增加其应用范围。本课题将热浸镀技术和固-液复合铸造工艺结合在一起，通过浇注液态镁合金到含有热浸镀锌Q235钢的模具中制备了AZ91D/Q235复合铸件。然后采用热处理工艺改善了热浸镀锌Q235/AZ91D复合铸件界面的显微组织和力学性能，最后通过热力学模型解释了热浸镀锌Q235/AZ91D复合铸件界面形成机理以及热处理工艺（250℃×3h）对复合界面显微组织改变的影响。本文通过对热处理前后热浸镀锌Q235/AZ91D复合界面的组织结构、化学成分、显微组织、显微硬度以及断口形貌特征等进行分析，研究了热处理以及热浸镀锌涂层对Q235/AZ91D固-液复合铸造的显微组织和力学性能的影响，主要得到以下结论：
①对于无热浸镀锌涂层Q235/AZ91D双金属复合材料而言，AZ91D与纯Q235的界面结合处存在白色的氧化物产物和断续存在的缝隙，且没有金属间化合物形成。氧化物产物一方面与AZ91D镁合金存在冶金结合，另外一方面又与粗糙的Q235钢表面凹凸部分存在着部分结合，因此导致界面处存在着结合。
②热浸镀锌Q235/AZ91D双金属复合材料界面处存在冶金结合，界面区域分为三个部分：靠近Q235钢的反应层主要有FeAl3,α-Mg组成；中间反应层主要是(α-Mg+MgZn)共晶组织；靠近AZ91D的反应层则为α-Mg+(α-Mg+MgZn)共晶组织。
③热处理之后，中间反应层和靠近AZ91D反应层中的(α-Mg+MgZn)共晶结构和α-Mg分别转变为Al5Mg11Zn4以及(α-Mg+Al5Mg11Zn4)共晶组织，导致显微组织由139.2HV和59.5HV上升到298.8HV；且AZ91D组织中的(α-Mg+Al12Mg17)和α-Mg分别转变为Al5Mg11Zn4以及(α-Mg+Al5Mg11Zn4)共晶组织。此外靠近Q235的反应层中FeAl3相含量增加，α-Mg含量降低，导致显微组织由59.5HV和173.4HV上升到294.2HV。
④热浸镀锌Q235/AZ91D复合界面的显微硬度大于镁合金，且由于FeAl3的存在，导致靠近Q235的反应层显微硬度大于Q235基底组织。从Q235到AZ91D的反应层中，显微硬度由于FeAl3的消失和共晶组织的形成，先由294.2HV降低到174.3HV,最后因为α-Mg的生成再降低到139.2HV。
⑤热处理工艺导致热浸镀锌Q235/AZ91D复合界面处(α-Mg+MgZn)共晶组织和α-Mg的消失，Al5Mg11Zn4生成，导致剪切强度由11.23MPa上升到24.63MPa，断口组织形貌由纯脆性断裂转变为含有少量塑性断裂。
⑥无热浸镀锌涂层Q235/AZ91D固-液复合铸造过程中，液态镁合金与空气生成的氧化物方面与AZ91D之间形成冶金结合，一方面与Q235钢凹凸部分形成机械结合，最终形成无热浸镀锌涂层Q235/AZ91D复合界面。热浸镀锌Q235/AZ91D固-液复合铸造过程中，液态镁合金充分熔化热浸镀锌涂层，然后迅速凝固，形成反应层Ⅲ与反应层Ⅱ，接着在液态镁合金热量的作用下，AZ91D内部的Mg,Al等元素扩散加入反应层Ⅱ，导致反应层Ⅱ部分转变形成反应层Ⅰ.在热处理过程中，AZ91D内部的Mg,Al等元素扩散加入界面层，导致反应层Ⅰ和Ⅱ发生转变和靠近AZ91D的界面形成。同时界面的Zn,Al元素扩散加入AZ91D内部，导致靠近界面层的AZ91D部分组织发生转变，最终形成靠近AZ91D的界面层。
①对于无热浸镀锌涂层Q235/AZ91D双金属复合材料而言，AZ91D与纯Q235的界面结合处存在白色的氧化物产物和断续存在的缝隙，且没有金属间化合物形成。氧化物产物一方面与AZ91D镁合金存在冶金结合，另外一方面又与粗糙的Q235钢表面凹凸部分存在着部分结合，因此导致界面处存在着结合。
②热浸镀锌Q235/AZ91D双金属复合材料界面处存在冶金结合，界面区域分为三个部分：靠近Q235钢的反应层主要有FeAl3,α-Mg组成；中间反应层主要是(α-Mg+MgZn)共晶组织；靠近AZ91D的反应层则为α-Mg+(α-Mg+MgZn)共晶组织。
③热处理之后，中间反应层和靠近AZ91D反应层中的(α-Mg+MgZn)共晶结构和α-Mg分别转变为Al5Mg11Zn4以及(α-Mg+Al5Mg11Zn4)共晶组织，导致显微组织由139.2HV和59.5HV上升到298.8HV；且AZ91D组织中的(α-Mg+Al12Mg17)和α-Mg分别转变为Al5Mg11Zn4以及(α-Mg+Al5Mg11Zn4)共晶组织。此外靠近Q235的反应层中FeAl3相含量增加，α-Mg含量降低，导致显微组织由59.5HV和173.4HV上升到294.2HV。
④热浸镀锌Q235/AZ91D复合界面的显微硬度大于镁合金，且由于FeAl3的存在，导致靠近Q235的反应层显微硬度大于Q235基底组织。从Q235到AZ91D的反应层中，显微硬度由于FeAl3的消失和共晶组织的形成，先由294.2HV降低到174.3HV,最后因为α-Mg的生成再降低到139.2HV。
⑤热处理工艺导致热浸镀锌Q235/AZ91D复合界面处(α-Mg+MgZn)共晶组织和α-Mg的消失，Al5Mg11Zn4生成，导致剪切强度由11.23MPa上升到24.63MPa，断口组织形貌由纯脆性断裂转变为含有少量塑性断裂。
⑥无热浸镀锌涂层Q235/AZ91D固-液复合铸造过程中，液态镁合金与空气生成的氧化物方面与AZ91D之间形成冶金结合，一方面与Q235钢凹凸部分形成机械结合，最终形成无热浸镀锌涂层Q235/AZ91D复合界面。热浸镀锌Q235/AZ91D固-液复合铸造过程中，液态镁合金充分熔化热浸镀锌涂层，然后迅速凝固，形成反应层Ⅲ与反应层Ⅱ，接着在液态镁合金热量的作用下，AZ91D内部的Mg,Al等元素扩散加入反应层Ⅱ，导致反应层Ⅱ部分转变形成反应层Ⅰ.在热处理过程中，AZ91D内部的Mg,Al等元素扩散加入界面层，导致反应层Ⅰ和Ⅱ发生转变和靠近AZ91D的界面形成。同时界面的Zn,Al元素扩散加入AZ91D内部，导致靠近界面层的AZ91D部分组织发生转变，最终形成靠近AZ91D的界面层。