2196铝锂合金是目前世界上最先进的轻质合金材料之一,属于典型的第三代铝锂合金材料,与传统铝锂合金相比,其密度更低,弹性模量、比强度和比刚度更高,耐腐蚀性能良好,广泛应用于航空航天等领域。空客A380飞机的地板梁、国产大飞机C919机身长桁、支柱和座椅导轨以及天宫一号机舱等结构件均采用了铝锂合金材料,使得整体重量减轻了 10%以上,提高了飞行器的性能,节约了运行成本。我国铝锂合金的研发起步较晚,虽然能够独立生产较先进的铝锂合金铸锭,但在加工制造技术方面与世界先进水平仍有较大差距。航空航天领域所应用的铝锂合金结构件大部分为挤压型材,我国目前尚不能自主制造高性能的铝锂合金型材产品,仍高度依赖国外进口。铝锂合金型材挤压工艺是多场多尺度耦合的大变形、高温、高压、复杂摩擦条件下的非线性成形过程,其工艺水平决定型材制品的最终质量,挤压模具结构和工艺参数的优化设计以及型材的热处理工艺是整个制造过程的关键技术,本文针对2196铝锂合金型材的热挤压变形规律、微观组织和力学性能开展了系统研究。(1)针对三种典型铝锂合金型材,建立了稳态挤压过程的有限元模型,结合实验设计方法和人工智能算法,研究了模具结构(分流孔形状和分布、焊合室高度、模孔位置、工作带长度分布)和工艺参数(挤压速度和温度、模具和挤压筒预热温度、挤压比)对材料变形、温度分布、挤压载荷、模具应力等物理场量的影响规律,建立了相应的多目标优化方法。(2)以一种工字形实心型材为研究对象,进行了不同工艺参数下的挤压实验,验证了模拟优化结果的可靠性,挤出型材表面质量和尺寸精度良好。研究了工艺参数对型材微观组织(晶粒大小、取向角分布、织构种类和强度、断口形貌等)和力学性能(拉伸强度、延伸率和显微硬度等)的影响规律。(3)研究了单双级时效处理制度(时效温度和时效时间)对型材微观组织(断口形貌、元素分布、析出相种类、形貌和分布)和力学性能的影响规律,针对该种挤压型材,研究了双级时效处理工艺,分析了双级时效处理相对于单级时效制度在提升合金强韧性方面的优越性,最终确定了最佳的双级时效处理工艺。