铝合金因其具有密度小、比强度高和耐蚀性能较好等实用性优点,成为工业制造领域的常用材料之一。7XXX铝合金(Al-Zn-Mg-Cu)是一种可经过热处理强化的高强度铝合金。经过近百年的研究历史,作为一种轻质并且高强的结构材料在军工、航空航天以及轨道交通等诸多行业应用广泛。但是该合金在焊接制造的工艺过程中,焊接热裂纹的问题比较突出,对其使用寿命及使用安全性有着不可忽视的影响,因此对铝合金焊接热裂纹的发生行为进行系统研究具有重要的意义和工程实用价值。对于铝合金焊接热裂纹的成因已有大量研究,但大多以宏观表征定性分析为主,缺乏更为细观层次的定量分析理论依据。本文在前人所研究的焊接热裂纹理论基础上,以7075铝合金轧制板材为研究对象,从热裂纹形成的宏观试验现象入手,利用组合热源模型结合热-弹塑性有限元法对其在等离子-MIG焊接下宏观温度场与应力应变场进行分析计算。在此基础上,采用晶体塑性有限元的方法在细观尺度上建立了二维多晶模型,分析研究了关键区域细观应力应变及其分布规律,重点研究了脆性温度区间内应变随时间的变化率、温度随时间变化率与热裂纹形成之间的定量关系。研究结果表明:7075铝合金存在较宽的脆性温度区间,导致其焊接热裂纹倾向较为严重。焊接接头在两种不同热输入下,其热裂纹敏感性有较为明显的差距,低热输入的焊接热裂纹敏感性明显低于高热输入的热裂纹敏感性。在宏观焊接温度场数值模拟的过程中,其熔池大小与实验结果接近,验证组合热源模型的有效性。宏观应力应变场的结果显示在焊缝中心和熔合线处应力集中较为明显,且横向应力集中范围随着热输入增大而变宽,横向应力对热裂纹的影响要大于纵向应力。关键区域细观模拟计算结果表明,热输入不同、拘束应力不同均会在不同程度上影响热裂纹是否产生以及热裂纹发生的位置,脆性温度区间上的应变-温度变化率是诱发焊接热裂纹的关键外部因素。综上所述,本文对7075铝合金焊接热裂纹现象进行了宏细观定量分析,研究成果有助于理解热裂纹形成机制,为制定和优化高强铝合金焊接工艺,减少热裂纹的发生奠定基础。