7系铝合金作为一种轻质高强度变形铝合金,在飞机零部件、汽车车身以及电子产品外壳等领域得到了广泛的应用。目前变形铝合金主要采用锻压、轧制等方式进行加工,加工工序长,资源与能源消耗较大。触变成形作为一种重要的半固态加工技术,结合了半固态材料的触变特性以及变形铝合金良好的塑性成形能力,为高性能铝合金产品的开发和应用提供了一种崭新的思路。然而在传统触变成形中,7系铝合金存在着热裂倾向大,再结晶困难,晶粒球化效果差等问题,严重制约着触变成形工艺的应用。大塑性变形技术对材料具有显著的晶粒细化效果,可以同时提高材料的强度与韧性。基于变形铝合金触变成形中存在的问题,本论文提出将大塑性变形技术与半固态触变工艺结合,探讨晶粒细化对半固态组织演化过程及力学性能的影响规律。本文将等径角挤压技术(Equal Channel Angular Pressing,ECAP)应用到应变诱导熔化激化法(Strain Induced Melting Activation,SIMA)中,对ECAP-SIMA法制备的7075铝合金半固态坯料的组织演化机理、工艺参数对球状晶形貌的影响规律进行了分析。结果表明:经过均匀化处理与4道次ECAP挤压后,组织中大角度晶界比例增加至39.3%,平均晶粒尺寸下降至2.31 μm;变形铝合金中的平均固相颗粒尺寸随着半固态保温温度与保温时间的提高而上升,在610-620℃保温15 min后,平均固相颗粒尺寸为67.19-71.09μm,形状因子为0.84-0.86。ECAP-SIMA法制备的7075铝合金半固态组织具有比常规重熔再结晶法(Recrystallization and Partial Remelting,RAP)制备的半固态组织更加细小均匀、圆整的固相颗粒形貌。分析了 7075铝合金在半固态温度(570-630℃)内的固相粗化机制,分别讨论了液相体积分数、预变形量、制备方法、合金成分以及合金元素扩散速率对于粗化速率的影响。研究表明:随着半固态保温温度的增加,组织粗化速率常数K经历了 4个阶段的变化,每个阶段内的控制机制分别为:合并-聚集机制、固-固相连结抑制的Ostwald机制、传统Ostwald熟化机制和试样宏观变形导致的对流扩散机制。液相体积分数fL在0.28-0.51之间时,粗化速率常数与(fL)-2/3成正比;而当fL在0.07-0.28之间时,论文建立了修正的粗化速率模型。增加7075铝合金ECAP变形道次,组织畸变能增加,同时晶粒尺寸下降导致溶质元素扩散距离缩短,粗化速率增加。变形铝合金中存在大量的第二相粒子,抑制了晶界的迁移,从而相对铸造铝合金具有更低的粗化速率。SIMA或RAP制备方法可以提供更高的组织再结晶形核速率,从而相对传统铸造法制备的半固态材料具有更低的粗化速率。对7075铝合金的室温拉伸性能、半固态等温拉伸性能及相应的断裂机制进行了研究。研究表明:室温拉伸性能及断裂机理受到半固态保温温度与保温时间的影响。随着液相体积分数的增加,断裂形式从包含有解理面及韧窝的混合断裂形式逐渐发展为脆性沿晶断裂形式。在低液相率条件下,液相凝固时产生的缩孔以及未溶的第二相粒子在拉应力作用下产生的微裂纹是断裂的主要机制;在较高液相率条件下,决定试样强度的因素是凝固的液相与固相颗粒结合界面强度及凝固液相薄膜本身的强度。7075铝合金的高温拉伸力学及断裂行为根据液相对其影响大小可分为三个阶段:类固态韧性断裂、液相影响下的脆性断裂和液相导致的断裂。分析了 7075铝合金在触变成形过程中的三种偏析现象:单个晶粒尺度范围内的成分偏析、半固态保温处理过程中产生的液相晶间偏析以及在触变成形过程中的液相宏观偏析。利用反挤压试验制备了不同壁厚的杯形件,分析了挤压温度与挤压比对偏析程度的影响规律。结果表明:变形过程中液相与固相的流动性能差异是导致液相宏观偏析现象的主要原因。较高的挤压温度与较大的挤压比导致液相偏析程度加剧。运用D’arcy定律及Kozeny-Carman公式确定了计算液相渗透率及渗透速率的方法。通过细化晶粒,缩短半固态保温时间以及采用较高的压下速度可以降低材料在变形过程中的偏析程度。本论文通过高强变形铝合金半固态坯料的制备、半固态温度区间组织粗化动力学行为、半固态坯料在常温及高温下的力学及断裂行为、触变成形过程偏析产生机理及控制方案等一系列系统性研究,为拓展半固态成形技术在变形铝合金领域的研究和应用提供了理论和技术支持。