铝锂合金因其优异的轻质、高强特性,逐渐代替传统铝合金成为实现轻量化的理想结构材料,其中多通类铝锂合金构件广泛应用于航空航天领域的关键连接部件。目前多向挤压是实现此类多通类构件精密成形的主流制造方法,然而多向挤压对多向模锻设备的依赖性较高,设备加载方向单一、通用性差,难以适用多角度方向的加载需求。本文提出了基于组合肘杆式的多向挤压成形技术,利用肘杆机构将单向载荷转化为沿不同方向上的同步载荷,实现多向协同加载成形。本文以2195铝锂合金为成形材料、某型异形复杂构件为成形对象,结合热压缩试验和多向挤压成形模拟,研究多向挤压过程中宏观变形行为和微观组织变化规律,并基于模拟结果完成多向挤压成形装置设计和可靠性校核,研究成果将为铝锂合金异形复杂构件的精密成形工艺提供理论和技术支撑。主要研究工作及成果如下:首先开展2195铝锂合金变形温度为300～520℃、应变速率为0.001～1 s-1,变形量为60%的热压缩试验,研究不同变形条件下材料热变形行为和微观组织演化规律。结果表明:提高变形温度和降低应变速率有利于促进动态回复和动态再结晶软化,其中2195铝锂合金存在两种动态再结晶机制,低温、中高应变速率下以不连续动态再结晶为主,高温时以连续动态再结晶为主;基于位错理论和Avrami动力学建立DRV-DRX分段式本构模型,模型能够充分描述2195铝锂合金热变形行为;基于动态材料模型建立热加工图,失稳区集中在低温、高应变速率下(300℃,1 s-1),最佳热加工参数为400～500℃,0.01～0.1 s-1。以某型异形复杂构件为成形对象,设计预成形和多向挤压成形方案,将本构模型导入Deform软件中,采用逆向优化思路开展预成形-多向挤压全过程成形模拟。结果表明:提高预制坯成形温度和降低挤压速度不仅有利于降低多向挤压成形载荷,还有利于促进动态再结晶,细化晶粒并提高组织均匀性。预成形使用方形坯料整体变形均匀,所需成形载荷较低,且材料利用率高。当预成形温度450℃,成形速度1 mm/s,多向挤压成形竖直加载行程20 mm,水平加载行程19mm,成形温度400℃,竖直挤压速度0.5 mm/s时,能够获得充填完整、成形质量良好且组织分布均匀的异形复杂构件。最后基于多向挤压加载行程需求和肘杆结构受力分析,确定了肘杆中心距140 mm,肘杆与水平面初始角度49.2°,终止状态角度37.8°,所需液压机总载荷为362.3 T;根据工艺成形方案和肘杆运动原理完成多向挤压成形装置结构设计,包括多向挤压成形模具、肘杆机构和肘杆装配方式,基于Creo建立数字样机验证装置运动原理可行性;基于Ansys-Workbench软件对装置主要承力部件进行静力校核,结果表明:主要承力部件最大等效应力均低于其选用材料的许用应力,符合承载设计要求,证明多向挤压成形装置设计可行。