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高Zn含量的超高强Al-Zn-Mg-Cu合金因其高比强度、高比刚度等优点而成为航空、航天及交通运输领域的关键结构材料。经轧制、锻造等多道次热加工方法制备的Al-Zn-Mg-Cu合金产品性能不仅受其组分如Zn、Mg、Cu等元素含量影响,还受热变形过程中动态组织演变及道次间隔期间静态组织演变作用。国内外目前有关Al-Zn-Mg-Cu合金成分与热变形动、静态软化现象之间联系的研究较少,特别是用于分析预测合金经多道次变形后组织与性能变化的理论建模工作明显薄弱。本文选取不同Zn含量Al-Zn-Mg-Cu合金为研究对象,通过先进Gleeble热/力模拟技术,展开一系列单、双道次等温热压缩实验,结合SEM、TEM和EBSD等先进显微组织结构表征技术,探究Zn含量变化对Al-Zn-Mg-Cu合金热力作用下动、静态软化动力学变化规律及相关机理的影响,探讨合金动、静态软化过程中析出、回复与再结晶之间的交互作用规律;基于实验结果建立描述Al-Zn-Mg-Cu合金静态软化现象的经验模型及内参量物理基模型。鉴于析出演变对Al-Zn-Mg-Cu合金热变形动、静态软化行为及强韧化的重要作用,通过原位电阻率监测技术研究Zn含量变化对Al-Zn-Mg-Cu合金在等温及非等温热处理过程中析出动力学行为的影响,同时建立描述Al-Zn-Mg-Cu合金析出演变的析出内参量模型及相应的力学、电学性能关联模型。主要研究结果如下:（1）基于单道次热压缩实验及显微组织表征实验,探明了Al-Zn-Mg-Cu合金在热变形过程中的动态软化动力学规律及相关机理,结果表明:热变形早期阶段Al-Zn-Mg-Cu合金加工硬化行为受Zn含量增加影响而加速,合金峰值应力及热变形激活能随Zn含量增加表现为先增加而后降低的趋势,6.25%Zn合金、7.93%Zn合金及10.11%Zn合金热变形激活能分别为158.22 k J/mol、164.27 k J/mol及163.38k J/mol。在高Z值变形条件下,Al-Zn-Mg-Cu合金热变形动态软化行为由η相颗粒的动态析出控制,增加Zn含量使Al-Zn-Mg-Cu合金η相动态析出行为加速进而促进其动态软化行为。在低Z值变形条件下,Al-Zn-Mg-Cu合金动态软化行为由动态回复与动态再结晶控制,Zn含量增加抑制合金动态回复与动态再结晶行为进而减缓动态软化行为。（2）基于双道次热压缩实验及显微组织表征实验,研究了Al-Zn-Mg-Cu合金在多道次热变形过程的静态软化动力学规律及相关机理,结果表明:300℃变形条件下,Al-Zn-Mg-Cu合金静态软化曲线出现“平台”现象,合金Zn含量增加,平台持续时间缩短,其出现位置对应静态软化率降低。6.25%Zn合金、7.93%Zn合金及10.11%Zn合金静态软化“平台”出现时间大约在2-300 s、2-100 s及1-10s范围内,出现位置对应静态软化率分别为34%、30%及22%。400℃变形条件下,Al-Zn-Mg-Cu合金静态软化曲线呈典型“S”形曲线,其变化规律受合金Zn含量影响较小。Al-Zn-Mg-Cu合金300℃变形温度下静态软化行为由静态回复与η相颗粒粗化控制,Zn含量变化通过影响η相颗粒演变进而影响Al-Zn-Mg-Cu合金的静态软化规律。400℃条件下,Al-Zn-Mg-Cu合金静态软化机理由静态回复与静态再结晶共同控制,保温1000 s后三种Zn含量实验Al-Zn-Mg-Cu合金静态软化率均达到70%左右。（3）基于JMAK模型建立了Al-Zn-Mg-Cu合金考虑静态回复与静态再结晶影响的静态软化动力学经验模型,确定6.25%Zn合金、7.93%Zn合金及10.11%Zn合金静态软化激活能分别为124.02 k J/mol、132.16 k J/mol及139.73 k J/mol。在经验模型基础上,结合显微组织定量分析结果,建立了Al-Zn-Mg-Cu合金耦合回复、再结晶及析出颗粒粗化的静态软化综合物理基模型。模型可预测Al-Zn-Mg-Cu合金变形后保温过程中内应力、静态软化分数及组织结构演变的定量变化规律。通过模型重点探究了Zn、Mg、Cu及Zr等元素含量变化对Al-Zn-Mg-Cu合金析出粗化、静态回复和静态再结晶动力学规律的影响。结果表明:Al-Zn-Mg-Cu合金元素含量改变导致的析出行为变化对合金回复、再结晶及最终静态软化现象具有较大影响。Zn、Mg、Cu及Zr等固溶原子均以阻碍晶界运动的方式抑制Al-Zn-Mg-Cu合金静态再结晶反应速率,该抑制能力的强弱取决于固溶原子与晶界结合能及在晶界处有效扩散率的大小,其中Zr原子抑制能力最强,Cu、Mg原子次之,Zn原子抑制能力最弱。（4）通过原位电阻率监测技术、热力学计算、硬度测试及原子尺度分辨率TEM表征等方法,进行了不同Zn含量Al-Zn-Mg-Cu合金在等温及非等温热处理过程中析出动力学及组织演变的系统研究,结果表明:Mg Zn2相早期形核质点形成需要Zn、Mg固溶原子共同参与,形核质点中Zn、Mg原子比值约为1.33。早期盘状Mg Zn2相颗粒如GPII区及η’相沿特定晶体取向的长大行为需吸收大量Zn固溶原子。Al基体中Zn原子扩散通量的大小决定了Mg Zn2相的形核、长大速率。提高合金中Zn含量将大幅增加Al基体中Zn固溶原子浓度,进而促进Mg Zn2相形核、长大及相转变等过程。高Zn含量Al-Zn-Mg-Cu合金在时效过程中倾向于形成高密度、大尺寸、结构稳定的Mg Zn2相。（5）根据纳米析出相组织演变的定量表征结果,基于传统KWN析出模型建立了Al-Zn-Mg-Cu合金析出动力学改进型内参量模型及力学、电学性能演变预测模型,从理论层面出发探明了Zn元素在Mg Zn2相形核、长大及粗化等阶段中发挥的作用。结果表明:考虑Mg Zn2相内在特征如晶体取向、形态、组分和分布等特点的改进型内参量模型能很好地预测Al-Zn-Mg-Cu合金在热处理过程中Mg Zn2相颗粒的演变规律及合金强度、电阻率的变化。增加合金中Zn元素含量不仅为Mg Zn2相提供更多潜在形核位置,还降低Mg Zn2相形核激活能,进而提高Mg Zn2相形核率。Mg Zn2相长大行为由Al基体中固溶原子的扩散效应控制,Zn元素为其主要控制元素。Zn固溶原子浓度增加引起的扩散通量增加将促进Mg Zn2相颗粒的长大。此外,基于综合模型确定了Al-Zn-Mg-Cu合金电阻率与强度之间的定量转化关系。