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7xxx系Al-Zn-Mg超高强合金广泛应用于航空航天和民用行业,是一种典型的可通过时效提高性能的合金。其时效强化过程主要通过微观析出相实现。一般认为其时效析出序列为过饱和固溶体(S.S.S.S.)一GP(I,II)区→η’→η。因为对合金添加不同元素可改变其析出行为,所以对合金添加成分的影响一直是研究的热点。Cu的添加被认为可以使Al-Zn-Mg合金时效过程产生一个快速的早期时效强化过程并提高GP-Ⅱ区以及亚稳相η’的形核。但迄今为止对于Cu的添加对合金时效行为的影响缺少细致的研究。本工作制备了4种不同Cu含量的Al-Zn-Mg合金铸件,经480℃均匀化和140℃固溶时效处理后,对合金进行了硬度测定、透射电子显微镜(TEM)分析、衍射斑点模拟、扫描透射电镜(STEM)分析、能谱分析以及第一性原理计算等,对不同含量Cu的添加对其微观组织的演变规律,性能及晶体结构特征的影响进行了详细的研究和阐述。主要内容包括：4种合金硬度在140℃时效处理过程中均呈现为初期快速增长,中期趋于平稳,后期逐渐下降的规律；合金的硬度在Cu含量≤3%时随Cu含量的上升而提高,而当Cu含量达到4%时合金的内部显微组织析出过程会发生变化从而降低其硬度。Cu有利于GP-Ⅱ区的形核,并且这种作用随Cu含量的上升而增强。定量的Cu(≤3%)可加速GP-Ⅱ区向η’相转变并提高η’相的析出密度,而过量的Cu则会削弱这种作用。NC合金(Al-6.75wt.％Mg-2.78wt.％Zn)的时效析出序列为S.S.S.S.→G P.zone(Ⅰ,Ⅱ)→η’→η。而含Cu合金的时效析出序列为S.S.S.S.→G P.zone(Ⅰ,Ⅱ)→η’→η precursor→η,其中η precursor被认为是由于Cu的添加而形成并起到延长时效过程,推迟向稳定相的转变的作用。编号C4合金(Al-6.87wt.％.2.89wt.％-3.92wt.％)中的η相具有与NC合金中η相相同的晶体结构,但由于Al原子和Cu原子的取代其系统消光的特征被破坏,从而观察到原本不可见的位于(000.2n+1)η处点衍射斑点。C4合金中的η相的成分经能谱实验测定确定为Mg4Zn4Cu3A1,并通过理论计算加以验证。通过第一性原理计算对A1原子和Cu原子对于MgZn2结构中Mg原子和Zn原子的合理取代方式进行了讨论,结果表明A1和Cu替代Mg会使结构生成焓上升,而用Cu替代或与A1以一定比例替代Zn可使η相生成焓下降,并提出了C4合金中的η相最稳定结构的替代方式。随Al-Zn-Mg-Cu合金中铜含量的增加,会使η相中越来越多的Zn原子被Al原子和Cu原子取代。在这个成分变化过程中η相的系统消光规律会被破坏。