铝合金型材以其比强度高、耐腐蚀、抗氧化、加工性能好、导热导电、可回收利用、美观等优良性能广泛应用于航空航天、轨道交通、车辆船舶、建筑结构、电子设备等工业领域。热挤压工艺是铝合金型材制造的主要工艺方法,材料利用率低一直是困扰热挤压工业生产的主要问题之一。在连续挤压生产中每根坯料的挤压终了阶段,坯料表层的氧化皮、润滑剂和粗晶组织等容易进入型材而形成缩尾缺陷。缩尾缺陷严重破坏了铝型材的金属连续性,影响铝型材的质量和性能。为防止出现缩尾缺陷,人们主要采用两种方法,一是在挤压前对坯料车皮或采用去皮挤压模具去除坯料表层金属,该方法耗时多、能耗大、成本高,一般适用于型材质量要求较高的型材；二是保留一定长度的挤压压余,该方法耗时少、成本低,且适用于所有挤压制品,故在实际生产中大多采用第二种方法。大压余长度意味着生产效率低,材料浪费严重。最小压余长度与坯料表层金属在挤压过程中的流动行为密切相关。因此,研究铝合金型材挤压过程表层金属流动行为与压余影响因素及规律,揭示压余的微观组织形貌与成分分布,对于精确预测压余长度、提高挤压效率、控制型材质量和减少材料损失具有重要理论意义和应用价值。本文围绕热挤压过程中铝合金坯料表层金属流动行为及压余展开研究。首先进行了2A12铝合金材料热压缩实验,建立了其Arrhenius本构模型和热加工图,观察并分析了挤压前后铸锭微观组织和动态再结晶。以2A12铝合金圆棒挤压为研究对象,建立了圆棒挤压过程坯料表层金属追踪三维瞬态模型,研究并揭示了坯料长度、坯料直径、坯料表层金属厚度、坯料预热温度、挤压筒预热温度、模具预热温度、挤压垫速度、导流室直径和导流室高度对挤压过程中坯料表层金属流动行为的影响,总结出铝合金实心型材挤压过程中坯料表层金属的两种流动模式,揭示了以上因素对最小压余长度的影响规律。与实心铝合金型材挤压过程相比,空心铝合金型材挤压过程中金属流动行为更加复杂。本文以2A12铝合金方管型材挤压过程为例,建立了空心铝型材挤压过程坯料表层金属追踪三维瞬态数值模型,研究了分流孔轴向倾角、焊合室高度和分流桥宽度对最小压余长度、最大挤压力和型材出口处截面速度均方差的影响规律,总结出空心铝型材挤压过程中坯料表层金属的两种流动模式,并揭示了以上因素对最小压余长度、最大挤压力和型材出口处截面速度均方差的影响规律。设计并制造了三套不同模具结构的宽板型材分流组合模具,进行了6063铝合金宽板型材的三组热挤压实验,获得了不同长度的挤压压余,分析了压余纵剖截面上的宏观缺陷和微观组织及其化学成分,研究了型材挤压过程中的材料流动行为、组织变化过程和动态再结晶机理,建立了三个对应的宽版型材挤压过程坯料表层金属追踪三维瞬态数值模型,模拟获得了变形金属内部应力、应变、温度、速度等物理场量和坯料表层金属的流动规律,对比分析了模拟结果和实验结果,揭示了压余内部物理场量与微观组织演变之间的关系及其影响机制,给出了一种合理预测最小压余长度的方法。