超高强铝合金具有高的比强度和硬度、耐久且经济、易于加工、较好的耐腐蚀性能和较高的韧性等优点,已成为航空和航天、兵器、交通运输等行业首选结构材料之一。以自主研发的超高强铝合金(Al-12Zn-2.4Mg-1.2Cu-0.3Zr-0.05 Ni)为研究对象,通过热模拟试验展开合金的热变形特性研究;在开展不同工艺参数对合金力学性能影响的基础上,以某型号用心部双凸盘形零件作为应用目标构件,针对其高服役性能和性能均一性要求,结合合金自身应力敏感性特点,提出了状态参量(?’和?)和过程参量(W??)作为均匀性评价指标,开展成形方案设计及成形均匀性研究;采用灰色关联理论与正交试验法相结合的优化设计方法,借助于数值仿真技术,开展了目标构件均匀成形工艺参数优化设计研究;最后,进行了成形试验和构件性能均一性研究。通过热模拟试验,开展了合金热变形特性研究;通过构建热加工图,获得了不同真应变下的最佳变形工艺参数窗口;在经典Arrhenius模型的基础上,采用应变补偿和应变速率敏感指数修正相结合的方法,构建了综合考虑应变补偿和应变速率指数修正的模型。与经典模型相比,预测精度提高了24.88%。基于流变曲线和加工硬化率理论,开展了合金动态再结晶临界条件研究,构建了合金发生动态再结晶临界应力和应变条件模型。借助于金相检测技术,开展了不同变形条件下的动态再结晶微观组织观察与表征研究,结果表明:合金的再结晶晶粒平均尺寸随温度的升高、应变速率的降低而增大;随温度的降低、应变速率的增加而减小。在此基础上,借助于定量金相分析技术和形态学图像处理技术,建立了合金的微观组织模型,为后续数值仿真研究提供材料模型。通过挤压比试验,开展了不同工艺参数下合金力学性能响应研究,结果表明:变形温度和挤压比对合金力学性能具有较显著的影响。与初始挤压棒材室温力学性能(抗拉强度700-720MPa)相比,经二次变形后的抗拉强度提高了7.9%-15.6%。针对目标构件高服役性能及均一性要求,结合合金自身应力敏感性特点,从微观结构和能量状态角度,提出了状态参量(等效应变面密度均匀因子,?)、(等效应力面密度均匀因子,?’)和过程参量(等效耗散功增量面密度均匀因子,?W?)作为成形均匀性评价指标。并依据状态参量,进行了目标构件成形方案设计,制定出多道次等温成形方案。首次采用了灰色关联度与正交试验法相结合的工艺参数优化设计方法,通过连续工序下多个变形参数、应力和应变状态结果以及能量分布状态结果的灰色关联度分析,实现了多评价指标的关联集成,解决了正交试验法无法开展多评价指标下成形工艺参数优化设计难题。在此基础上,获得多道次等温成形工艺参数组合和连续工序下不同因素对成形均匀性影响的显著关系。最后,进行了目标构件的成形试验和微观组织与性能测试表征研究。结果表明:所制定的多道次等温成形(case2)工艺方案合理可行。case2方案成形构件的室温抗拉强度均值大于730MPa,伸长率均值大于5%;较单道次成形(case1)方案分别提高了5.3%和2.3%。case2方案成形构件的力学性能在要求取样的方向上无显著差异(P-value=0.168806),有效保障了成形构件力学性能一致性;且微观组织中再结晶体积分数更高,平均晶粒尺寸更加细小,有效保障了成形构件微观组织的均匀性。case1方案成形构件的抗拉强度在要求取样的方向存在显著差异(P-value=0.780749)。采用case2方案和优化设计后的工艺参数制备出了力学性能一致性较好的构件,为该合金在目标构件均匀成形及工程化应用奠定了基础。