采用大型整体式中空构件替代传统的组合式结构,是实现飞行器减重的重要途径,同时还能够提高构件的使用寿命及可靠性。因此,高强铝锂合金中空结构件的制备及应用在航空航天领域备受关注。但目前铝锂合金轻量化构件的研制仍存在诸多问题,限制了其发展与应用,如室温成形性能较差,空气环境中界面结合强度低,真空环境下设备要求高、焊接效率低等。本文以国产密度最轻的铝锂合金5A90板材为研究对象,在其表面电沉积Cu镀层阻碍氧化铝薄膜的形成;在空气环境中连接铝锂合金板材并确定最佳的炉热连接参数;然后基于上述参数,将电流辅助加热技术引入铝锂合金的扩散连接、成形及时效工艺中,力求实现5A90铝锂合金双层中空结构件的高效制备并获得合理的界面组织与优异的接头性能,为轻量化构件的控形控性一体化研究提供科学依据,奠定理论基础。对铝锂合金板材进行电沉积镀Cu预处理,以防止空气与铝基体反应,抑制Al2O3的形成,这是合金板材在空气环境中焊接的先决条件。研究了静态、磁力搅拌和超声振动三种沉积方式对镀层微观结构和机械性能的影响,超声振动方式沉积的镀层微观结构致密且表面光滑,机械性能良好,镀层平均晶粒细小仅为29.4nm且含有大量的纳米孪晶组织。对纳米Cu镀层进行不同热处理制度的真空热处理试验,超声纳米Cu镀层表现出优异的热稳定性能。分析原因可知:从热力学角度,超声振动方式制备的镀层晶粒界面的能量最低;从动力学角度分析,超声镀层晶粒长大驱动力最小,晶界迁移速率最低,所以镀层热稳定性能最优。通过传统热辐射加热方式在空气环境中进行了5A90铝锂合金扩散连接试验,详细研究了工艺参数（中间层厚度、扩散温度、时间和压力等）对扩散界面组织与接头性能的影响规律,这是制备中空结构件的基础。当中间层为10μm,扩散温度、时间及压力依次为530°C、1.5 h和4 MPa时,双层板材Al-Al连接界面结合良好,宽度仅为1～2μm,剪切强度为187.9 MPa,达到固溶态母材剪切强度的90.6%。通过改变中间层类型（无中间层、铜箔、镀层）及环境气氛（空气、真空）,比较了接头剪切强度,验证了纳米Cu中间层的积极作用,分析了扩散界面处微观组织演变规律,阐述了扩散机理:镀层Cu原子与基体元素结合,率先形成亚稳态的Li20Mg6Cu13Al42相,随着扩散进程的延续,Li20Mg6Cu13Al42相不断分解,相中的Cu原子扩散到Al基体中形成了2～5μm的棒状Al6Cu Mg4相,Mg原子与O原子结合,在Al-Al界面处形成纳米级的Mg O强化相。基于炉热扩散连接最佳工艺参数,在空气环境中实施了铝锂合金电流辅助扩散连接及时效热处理试验,研究了电流密度对扩散界面组织、接头性能和δ′相时效行为的影响规律,这是制备中空结构件的关键。从电热学角度探讨5A90铝锂合金板材在空气环境中的加热行为,通电约35 s后,板材温度达到动态平衡,扩散区域温度均匀。研究了电流密度对接头扩散界面微观组织和力学性能的影响规律,结果表明,脉冲电流促进了原子间的扩散且降低相的形成激活能,在扩散区域及基体内额外形成了针状的Al2Cu强化相,Al6Cu Mg4相尺寸降低,增强了接头性能。对比分析了炉热时效与电流辅助时效工艺对δ′相析出行为的影响,发现脉冲电流的漂移电子与合金内的空位交互作用提高了Li原子的扩散速率,“电子风”效应增大了Li原子的扩散通量,加快δ′相析出动力学过程。δ′相的有序强化提高了接头剪切强度,峰值时效剪切强度在241.5 MPa至244.7 MPa之间。结合上述研究结果,将脉冲电流与塑性成形及扩散连接工艺相结合,提出了两种制备中空结构件的高效方法,此为制备中空结构件的核心内容。一种制备方法是先采用电流辅助热成形-淬火工艺制备高精度的铝锂合金W型板材,然后通过电流辅助加热的方式扩散连接两片W型板材,最后对弯曲中空结构件进行电流辅助时效处理并对其精度性能进行了研究。结果表明,弯曲中空构件外观良好,形状标准,最大载荷承重为24.8 k N;连接界面无孔洞,剪切强度约为240 MPa。另一种制备方法是采用电流辅助热气胀成形/扩散连接组合工艺在一个热循环内成形双腔体中空结构件,然后再进行时效处理优化构件性能。基于脉冲电流的“电致塑性”效应,降低了合金板材的变形抗力,促进了腔体气胀成形过程。12.58 A/mm~2条件下,气压2 MPa胀形60 min后,双腔体中空构件外观完好、形状标准,贴模率达到98.7%,对时效态中空构件进行服役性能测试,结果表明:室温与150°C条件下,构件板材极限抗拉强度均略高于固溶时效态铝锂合金板材;剪切强度均达到了固溶时效态板材强度的95%以上。通过电流辅助扩散连接成形-时效一体化方法,实现了5A90铝锂合金双层中空结构件空气环境中的高效精准成形。