7XXX铝合金属于超高强铝合金,具有质轻、比强度和比刚度高等优点,是目前综合性能较好的铝合金之一,也是航空工业首选材料。但铸态Al-Zn-Mg-Cu合金晶粒粗大,组织不均匀,元素偏析严重,同时高合金铝合金会生成很多不稳定相。因此对其进行改性已经变得越来越重要。搅拌摩擦加工是在搅拌摩擦焊基础上演变的一种用于材料改性的新型、简单、高效的大塑性变形技术,目前广泛应用于镁铝合金的加工改性。本文对搅拌摩擦加工工艺进行分析,确定合理搅拌头及搅拌摩擦加工参数,对铸态Al-Zn-Mg-Cu系铝合金进行搅拌加工及热处理实验,利用多种现代化材料表征手段及数值分析理论,对在不同加工参数下变形后的试样进行微观组织、亚晶结构、微观应变、位错密度等进行分析研究。结果表明:经过搅拌摩擦加工后组织发生动态再结晶,晶粒明显细化,当行进速度为100mm/min,旋转速度为600r/min时,晶粒尺寸由母材的138μm细化至12μm,组织均匀性得到明显改善。同时采用SEM、EDS和XRD对搅拌摩擦加工变形前后材料中多元合金相组成、形貌等进行研究分析。结果表明:铸态Al-Zn-Mg-Cu系铝合金主要由分布在晶内的η（MgZn₂）相和晶界上的AlCu相组成,经过搅拌摩擦加工后,其尺寸得到了明显细化,均匀分布在基体中,且随着搅拌头旋转速度的增加,η（MgZn₂）相所对应衍射峰逐渐减小,因此,在搅拌摩擦加工后,η（MgZn₂）相发生回溶,基体主要由α（Al）+（AlCu）相+η相（少量）组成。通过对不同参数搅拌摩擦加工后的试样进行硬度及拉伸测试分析表明:搅拌摩擦加工后的组织由于发生动态再结晶,生成细小的等轴晶。因此,其加工后搅拌区硬度有了明显提升,材料抗拉强度和延伸率均有显著增加,当行进速度为100mm/min,旋转速度为600r/min时,显微硬度为164.7HV,相比母材提高了40%,抗拉强度可达540MPa,相比母材提高50%。搅拌摩擦加工道次对材料组织性能也具有显著影响,三道次后,其抗拉强度已达到609MPa,且随着搅拌摩擦加工道次的增加,其组织更为细化,强化相更为弥散,抗拉强度逐渐增加。此外,对搅拌摩擦加工后的试样进行不同工艺的热处理实验。结果表明:经过热处理后,组织中的η（MgZn₂）相以更为弥散细小的颗粒均匀分在基体中,被搅拌头打碎的不规则的AlCu相转变为更为稳定的球形,组织均匀性得到了显著改善。热处理后,搅拌区硬度得到很大提升,同时由于搅拌摩擦加工造成不同区域带来性能不均性得到了显著改善。对不同搅拌摩擦加工参数下试样在473℃固溶140min,135℃时效16h后发现,材料抗拉强度均有明显提高,搅拌头速度为100mm/min,旋转速度为600r/min条件下,热处理后其抗拉强度达到了752MPa,相比未热处理试样提高23.5%。