随着航空航天工业的发展,新一代的运载装备提出了大型化、轻量化、长寿命和高可靠等要求,出现一类尺寸大、形状复杂、性能要求高的复杂整体薄壁构件。因为现有薄壁板坯的尺寸限制,需要采用拼焊坯料制造此类大尺寸整体薄壁构件。对于铝合金等室温下塑性差的轻质材料,需要在热态下成形以提高其成形性能。但是,铝合金拼焊坯料在高温变形过程中存在焊缝变形不协调、易开裂等问题。本文以2A12铝合金板材为对象,研究了高温下铝合金板坯的变形特性与本构模型,以及其拼焊板坯在单向和双向应力状态下的热态气压成形规律,进而探究了异形截面薄壁零件的热态气压成形新工艺。为了准确地分析铝合金在高温下的变形特性,建立了基于数字图像相关技术（DIC）的高温单向拉伸实时应变测量装置,研究了室温至475℃、应变速率0.001-0.1s-1条件下的高温变形行为,获得了不同条件下2A12板材的抗拉强度、断后延伸率及各向异性参数。研究了高温单向拉伸变形过程中的全场应变分布,分析了不同温度、不同应变速率条件下应变分布的变化规律。通过选取不同长度的标距段以及不同位置的局部点,分析了不同变形区域内的应变速率及流动应力变化规律。为了准确描述铝合金的高温流变行为,提出了采用局部点变形数据构建本构模型的新方法,实现了应变速率实时变化的特性的准确捕捉,进而利用传统双幂函数实现对2A12铝合金板材高温流动应力应变曲线的准确描述。结果表明,采用应变速率恒定的局部点数据所构建的Fields-Backofen（F-B）模型相比于Johnson-Cook（J-C）和Arrhenius模型,具有更好的预测精度;采用应变速率变化的局部点数据,建立了形式简单的双幂函数本构模型,可准确预测应变速率实时变化条件下的流动应力,进一步提高了模型的预测能力。通过上述高温单向拉伸实验方法,研究了搅拌摩擦焊和熔焊的2A12铝合金板材在单向应力状态下的高温变形行为。结果表明,不同焊接参数的搅拌摩擦拼焊板材高温变形时,热机影响区、热影响区与母材力学性能相近,焊核区是弱区,变形集中在焊核区。而对于熔焊板材,焊核强度高于母材,母材区是弱区,变形集中在母材区。为了研究铝合金拼焊板在双向应力状态下的高温变形行为,建立了基于DIC系统的热态气压胀形测试装置,实现了搅拌摩擦焊板材和熔焊板材热态气压胀形的全过程应变观测。结果表明,与单向应力状态不同,对于不同焊接参数下的搅拌摩擦焊板材,胀形时焊缝始终是弱区,发生集中变形,断裂位置位于焊缝区,其最终胀形高度约为母材的1/2。而对于熔焊板材,母材区域是弱区,变形集中在母材区。但由于焊缝塑性差,胀形时断裂位置仍位于焊缝处。为了解决搅拌摩擦拼焊板热态气压成形时变形不协调、易局部开裂的难题,基于拼焊板热态气压胀形在复杂应力状态下的变形规律,提出了大尺寸薄壁异形截面铝合金零件热态气压成形新工艺。通过数值模拟,获得了形状和尺寸优化设计的预制坯,避免了起皱和咬边等缺陷。通过实验研究,获得了异形截面零件的热态气压胀形变形规律,用于指导某型号铝合金异形截面零件样件的试制。