Al-Zn-Mg-(Cu)合金属于可热处理强化铝合金,具有优异的力学性能尤其是较高的比强度和比刚度,作为一种重要的轻质结构材料,被广泛应用于航空、航天和轨道交通等领域。随着航空航天领域的发展趋向于轻量化,使得铝合金结构件的尺寸变得更大型化和整体化,而在大型结构件表面和心部不可避免的会出现性能不均匀性,表现出较大的淬火敏感性。本文采用末端淬火实验、硬度测试、微观结构TEM表征和DSC分析等方法,分别研究了:(1)多级时效处理对7A09铝合金不同淬火速率下组织和性能的影响;(2)预变形对7050铝合金不同淬火速率下组织和性能的影响;(3)Mg含量对Al-Zn-Mg-Cu合金不同淬火速率下组织和性能的影响规律进行了系统的研究和分析。主要结论如下:(1)本研究提出了一种改善大尺寸7A09铝合金由淬火引起的硬度不均匀性的时效热处理工艺,该方法是在合金固溶淬火后引入自然时效结合双级人工时效的处理工艺,在不显著降低合金表面硬度的情况下大幅提高心部的硬度,从而达到降低大尺寸铝合金由淬火引起的硬度不均匀性的目的。相比T6峰值处理,自然时效结合双级人工时效后,合金空冷相对水冷的硬度保留值分别从68.6%提升到81.2%,提高了18%。TEM表征结果可知,自然时效结合双级人工时效后处理能在慢速淬火状态下提供更多的形核质点,并细化了心部慢速淬火状态下的析出相尺寸,提升了合金在慢速淬火条件下的析出强化效果。(2)结合变形和时效,本文提出一种改善7050铝合金由于淬火引起硬度不均匀性的形变时效工艺。通过对大尺寸铝合金在固溶淬火后引入20%的预变形,在不显著降低合金表面硬度的前提下,大幅提升合金在慢速淬火条件下的析出强化效果,提升合金心部慢速淬火状态下的时效硬度,其淬透层深度较传统方法提升了 30%。这种工艺为降低合金淬火敏感性提供了一种新的思路。(3)传统T6处理时,随着距淬火端距离增大,在晶界和晶内不仅产生了粗大的淬火析出相,出现了明显的PFZ,晶内的η’相也发生了粗化,极大的弱化了合金的析出强化效果。引入预变形后,晶内η’相尺寸比T6处理时更加粗大。随着淬火冷却速率的减小,η’相的尺寸基本保持不变,位错的引入促进了慢速淬火时强化相的析出,为合金提供了较好的析出强化效果,由于η’相的更好的析出强化和位错强化的共同作用,大大降低了合金因淬火速率引起的硬度不均匀性。这种工艺为降低合金淬火敏感性提供了一种新的思路。(4)随着淬火冷却速率的减小,合金时效响应速率减慢,达到的峰值硬度降低。相比水冷状态,空冷条件下1-1和1-2合金的峰值硬度分别降低了约10%和17%。随着Mg含量的升高,合金的淬火敏感性减小。