Al-Zn-Mg-Cu系合金是航空、航天以及军事领域的重要材料,在我国的军事、经济中具有重要的战略地位。随着国际形势的日趋复杂和国内宇航工业的飞速发展,我国对此类高性能铝合金的需求非常迫切,针对A1-Zn-Mg-Cu系合金存在铸造缺陷多和可焊性差等问题,本文以Al-Zn6.1-Mg2.9-Cu2.0合金为研究对象,采用金相显微镜（OM）、扫描电镜（SEM）、透射电镜（TEM）、差热分析（DSC）、X射线衍射（XRD）和显微硬度等测试手段,研究了添加Zr、Nb及复合添加Zr和Ti对铸态和热处理态合金的微观组织及力学性能的影响,并对不同成分合金的热处理工艺进行了优化。此外,本课题还采用Gleeble热模拟研究了添加Zr、Nb及复合添加Zr和Ti对合金的热加工性能和焊接性能的影响。上述研究得到以下主要结论:单独添加Zr（0.2 wt.%）元素、Nb（0.2 wt.%）元素,复合添加Zr（0.2 wt.%）和Ti（0.2 wt.%）元素都可以细化铸态合金的晶粒,其中复合添加Zr和Ti的细晶效果最为显著。铸态Al-Zn-Mg-Cu合金中主要含有η相（MgZn₂）、S相（Al₂CuMg）和T（AlZnMgCu）相,添加微量元素后铸态合金的物相组成没有明显变化。四种合金经过优化后的T6热处理工艺分别为480℃/90 min+140℃/4 h、470℃/60 min+130℃/4 h、490℃/90 min+140℃/4 h和470℃/60 min+130℃/16 h。其中,含Zr和含Zr+Ti合金经热处理后分别析出了纳米级的Al₃Zr和Al₃（Zr,Ti）弥散相,它们具有细化合金晶粒、钉扎位错和阻碍再结晶的作用。此外,含Zr合金三级时效（130℃/4 h+212℃/30 min+170℃/4 h）处理后,合金的硬度达到184 HV,比单级时效降低了11%,但是电导率调高了39%。晶界上分布的第二相呈断续状,相比单级时效连续状第二相有利于抗腐蚀性能的提高。四种合金的流变应力都随着热加工温度的升高而降低,并随热加工速率的增加而增加。但是,四种合金的本构方程有所不同:其中添加Zr和添加Nb的合金形变激活能都有所降低,而复合添加Zr和Ti的合金形变激活能升高。所有铸态和T6态合金的硬度都随焊接热循环温度升高而降低,其中铸态合金组织随着热循环温度的升高逐渐由枝晶转化为等轴晶并伴有再结晶,而T6态合金中析出相随着热循环峰值温度的升高逐渐减少且出现分布不均匀。