具有高比强度、高比刚度以及良好的加工性能的Al-Zn-Mg-Cu系合金主要作为轧制(中)厚板、挤压型材或锻件应用于航空航天及轨道交通的结构件,而在轧制和锻造等多道次热加工后铝合金最终产品的组织和性能不仅受热变形条件的影响,道次间隙保温、冷却或重新加热过程中的静态组织变化对材料最终组织和性能的影响同样重要,国内外目前有关铝合金静态软化方面的研究明显落后于钢铁,特别是关于软化机理等基本理论及物理模型等方面的研究明显薄弱。本文选取7150铝合金为研究对象,借助先进的Gleeble热/力模拟试验技术,开展一系列单、双和多道次热变形物理模拟实验,结合SEM、EBSD和TEM等先进显微组织表征技术,探究该合金在热/力作用下的静态软化动力学规律及其机理,探讨合金静态软化过程析出、回复和再结晶的交互作用规律;基于实验结果建立合金静态软化的力学与组织定量物理基模型。鉴于不同温度条件下7150铝合金析出动力学对静态软化的重要影响,采用原位电阻率表征技术探究7150铝合金在等温和非等温条件下的析出动力学规律。主要研究结果如下:1)基于7150铝合金单、双道次等温热压缩实验及软化率计算,探明了7150铝合金在多道次热变形过程中的动态与静态软化动力学规律。结果表明:7150铝合金等温单道次热变形过程流变应力出现明显峰值和流变软化,相对动态软化率随应变速率的降低和温度的升高而增加。等温双道次热变形过程静态软化随应变速率、变形温度和道次间停留时间的增加而增加,静态软化曲线在400 oC时呈典型的“S”形,当温度降低到300 oC时出现了静态软化双“平台”现象。此外,结合静态软化动力学规律建立了基于JMAK的静态软化动力学经验模型。2)7150铝合金在等温双道次热压缩过程中,静态软化过程主要受静态回复机制控制,且静态回复可以导致很高的软化率,在400 oC时出现了计算的静态软化率超过100%的现象。而在300oC条件下,合金中存在两类主要第二相,即粗大第二相粒子和细小的析出相,其对合金静态软化影响很小;大量不均匀分布的细小析出相随着保温时间的延长会迅速长大、粗化,这些析出相演变及其对位错的钉扎等是导致温度为300oC时出现静态软化“平台”现象的主要原因。3)建立了考虑简单回复、析出相粗化及高温位错-粒子相互作用的整合物理基模型,结合微观组织定量分析,从理论上进一步探明了7150铝合金双道次热压缩过程静态软化的机理。结果表明:合金在400 oC的热变形条件下静态软化几乎全部由回复引起,而第二相的影响很小;而在300 oC条件下初始阶段的静态软化主要由回复引起,且随着静态软化的进行,静态回复引起的软化率增长速率逐渐减少,而析出相粗化贡献的软化率逐渐增加,静态软化“平台”的形成与第二相粒子粗化密切相关。4)采用原位电阻率表征技术对7150铝合金在等温及非等温加热过程中的析出动力学进行了系统的研究。结果表明:原位电阻率测试结果可以有效地表征7150铝合金在一系列加热/冷却条件下的析出动力学。非等温加热路径对析出动力学有决定性影响,即连续冷却过程中析出粒子呈现粗大及稀疏分布状态,而淬火态合金在随后的连续加热过程中由于淬火及反向加热的作用,初始的低温阶段有大量细小及高密度均匀分布的析出粒子逐渐形成,随着温度增加析出粒子尺寸逐渐增大而密度逐渐降低;当温度超过450 oC左右时,仅残留部分稀疏分布的Al3Zr弥散粒子。在等温加热过程中,初始的低温阶段呈现典型的析出形核、长大及粗化过程,形核孕育时间随温度的升高迅速减少而长大速率急剧增加,随着温度的升高逐渐出现理想的Ostwald粗化过程。基于原位电阻率测试结果,通过分析、推理可以定量计算出合金在等温及非等温加热过程中析出相的演变规律。5)基于7150铝合金等温及非等温多道次热模拟实验及流变应力分析,探究了预热方式对单、双道次热变形行为的影响,以及多道次热变形本构特性和软化规律。结果表明:不同预热方式对合金300 oC条件下动态软化和静态软化均产生显著影响。采用双曲正弦函数描述合金等温多道次热变形本构模型时,模型中的n值及ln A值均受多道次变形参数(应变、应变速率、温度及道次间隔时间等)的影响,而热变形激活能Q值受的影响有限。由非等温热变形流变应力可以更方便地求得合金本构模型,且本文非等温应力拟合结果更理想。尽管合金多道次热变形道次间隙呈现明显的静态软化特性,其静态软化百分数随变形温度、变形速率、应变及停留时间的增加而增大,甚至出现计算的软化率超过100%的软化现象;且显微组织分析表明等温多道次热变形高温条件下出现部分再结晶,而在低温过程中呈现典型的回复组织,同时低温下应变诱导析出及高温下析出相回溶对等温和非等温多道次热变形过程流变行为、本构特性及静态软化均产生重要影响。