我国国防、航空航天、船舶、电力等领域亟需大型高性能模锻件,然而,大型模锻件组织性能不均和材料利用率低的问题异常严峻,特别是截面形状呈“H”形的框类和壁板类模锻件,其材料利用率不足30%。大型模锻件的微观组织不均匀问题,表面上是变形温度场不均造成的,其本质原因在于锻件成形成性全流程形变储能调控不当,导致的微观组织不可控演变。因此本文采用低温小变形工艺,调控铝合金模锻件整体组织均匀性,并分析低温小变形工艺过程中锻件的微观组织演变规律,揭示低温小变形工艺改善铝合金模锻件组织均匀性的物理本质,为铝合金模锻件组织均匀性调控提供理论基础。本文首先模拟分析了7050铝合金模锻件热模锻工艺和低温小变形工艺,获得铝合金模锻件温度场、应力应变场分布情况及其演变规律,从而明确了铝合金模锻件出现不均匀组织的热模锻工艺条件,及其组织均匀性的低温小变形调控工艺窗口。其次,通过低温小变形实验和热处理实验,分析了不同工艺条件下的铝合金模锻件表层和中心的晶粒组织演变规律,结果表明,经低温小变形并固溶处理后的铝合金模锻件组织均匀性得到了改善,明确了最优的低温小变形工艺条件:模具温度为300℃,预制坯温度为200℃,变形量为16%,锻件表层和中心的晶粒尺寸分别为79μm和76μm。最后,利用XRD线形傅立叶分析法,计算得到不同变形条件和热处理工艺条件下,铝合金锻件表层和中心的位错密度值,发现低温小变形工艺可以提高铝合金锻件表层和中心的位错密度,而随着固溶时间的增长,铝合金锻件的位错密度随之降低。此外,本文利用扫描电子显微镜观察了经低温小变形和固溶处理后,铝合金锻件变形区域和再结晶区域的微观组织的变化,利用透射电子显微镜观察了铝合金模锻件组织内位错形态的演变,揭示了低温小变形工艺调控铝合金模锻件组织均匀性的微观机理。