铝锂合金是一种低密度、高弹性模量、高比刚比强度的新型结构材料,在航空航天领域应用广泛。铝锂合金挤压型材广泛用于空天装备的梁、缘、条类零件,通过替代传统铝合金型材可明显减轻装备自重,降低燃料消耗。尽管我国已能够独立生产较先进的铝锂合金材料,但在型材构件制备方面与世界先进水平仍存在较大差距,高性能铝锂合金型材挤压制备技术面临挑战。铝锂合金型材挤压制备工艺复杂且流程较长,在材料热力耦合变形行为、微观组织与力学性能演变规律、型材强韧化机理等方面蕴含着诸多科学问题。目前人们已针对铝锂合金材料的成分设计与制备、热塑性成形工艺、热处理过程中组织演变等方面进行了诸多研究。然而,在喷射态铝锂合金型材挤压及热处理强化中仍存在若干关键问题需要研究和解决,主要包括:喷射态合金的组织性能特点及其在均匀化中的组织演变规律尚不明确;喷射态合金的本构关系模型尚需建立;型材挤压过程中组织与性能演变规律尚需揭示,型材成形质量的有效控制缺乏理论指导;喷射态合金挤压后热处理过程中的强韧化机理需要研究和阐明。围绕上述问题,本文针对喷射态2195铝锂合金,研究了均匀化处理中微观组织演变规律、揭示了挤压变形过程中合金的组织与性能演变规律、提出了型材成形质量预测与控制方法、阐明了挤压变形后合金热处理强韧化机理,为喷射态2195合金型材挤压与热处理工艺参数的制定提供了理论指导和可供参考的数据。主要研究工作如下:（1）为明确喷射态2195铝锂合金的组织与性能特点及其与铸态合金的区别,对喷射态与铸态2195合金的微观组织和力学性能进行了表征与测试,对比了两合金在晶粒结构、析出相类型、力学性能及断裂机制方面的异同。研究表明,喷射态合金具有等轴状晶粒结构,其晶粒组织比铸态合金更加均匀、细小,但晶间存在较多的微观孔洞,坯料致密度较低。喷射态和铸态合金中均存在十分粗大的盘状T1相,易引发脆性断裂,导致两合金均表现出较低的力学性能,且铸态合金的力学性能比喷射态合金更低。（2）研究了喷射态2195铝锂合金均匀化过程中的组织演变规律,揭示了第二相粒子在均匀化处理中瞬时和长时变化规律;建立了二次相的溶解速率方程及元素均匀化扩散动力学方程,预测了第二相粒子溶解及元素均匀化扩散时间;阐明了均匀化工艺对Al3Zr弥散相析出行为及合金再结晶行为的影响规律及机理。通过研究发现,慢速升温均匀化工艺可使喷射态合金中不同溶点的粒子均匀溶解,同时提高弥散相的析出数量,从而更有效的抑制合金的再结晶和晶粒粗化,提高合金的组织均匀性。（3）对喷射态2195铝锂合金进行了热压缩试验,获得了不同温度和应变速率下的应力-应变数据,研究了合金的热变形行为,建立了本构关系模型,构建了合金的热加工图。通过对加工图的分析,确定了合金的稳定变形区和变形失稳区。揭示了不同温度和应变速率下合金的微观组织演变机理,发现低温变形时合金软化机制为溶质脱溶析出和不连续动态再结晶,而在高温变形时主要软化机制转变为动态回复和连续动态再结晶。根据热加工图并结合微观组织观察,确定了喷射态2195合金的稳定变形区间为475～525℃、0.1～1 s-1。（4）对喷射态2195铝锂合金进行了挤压变形、固溶淬火以及不同工艺参数的时效处理,系统研究了喷射态合金在热挤压与热处理过程中的组织演变及力学性能变化规律,揭示了晶粒结构、析出相特征对合金力学性能和断裂行为的影响规律及机制。结果表明,喷射态合金经挤压变形后沿挤压方向形成较强的纤维织构。挤压后的合金经固溶时效处理,基体中析出大量的T1相,使合金的力学性能显著提升。对样品进行预拉伸变形时效处理,可有效增加T1相析出密度,使合金获得比无预变形时效更高的强度。同时,时效前预变形可有效抑制晶界无析出区的宽度及晶界相尺寸,进而提高合金延伸率。（5）对挤压态2195铝锂合金进行了不同工艺的预拉伸时效处理,研究了预拉伸变形量及后续时效参数对析出相特征、晶界区形貌、力学性能及晶间腐蚀行为的影响规律,阐明了合金的预变形时效强化机制和晶间腐蚀机理。发现增加预变形量可提高合金的应变硬化效应,但会使T1相的强化效应降低,因此不能显著提升合金的力学性能。时效前预变形可减小晶界无析出区和晶界相的尺寸,有效抑制合金的晶间腐蚀行为。预变形后进行双级时效处理可明显增加合金中T1相的析出密度,抑制晶界无析出区和晶界相的形成,同时获得较高的力学性能和抗晶间腐蚀能力。（6）对挤压开坯的2195铝锂合金坯料进行了不同温度和时间的预热处理,并对预热后的坯料进行了二次挤压。研究了预热处理工艺对坯料微观组织、挤压载荷以及二次挤压板材组织和性能的影响规律。发现坯料经高温、长时间的预热处理会增大二次挤压时的变形抗力。不同的预热工艺对挤压板材的组织和性能影响不大,但高温长时间的预热处理会导致板材在后续固溶时效处理中出现力学性能下降。经实验研究表明,挤压态坯料在二次挤压前进行430～500℃、4～8 h的预热保温处理既有利于减小挤压力,又可以避免挤压件在后续热处理中发生性能突降。（7）对挤压开坯的2195合金在不同工艺参数下进行了型材挤压实验,研究了截面宽厚比、挤压温度、挤压速度对型材微观组织和力学性能的影响规律。阐明了不同挤压工艺参数下合金晶粒形貌、取向的变化规律,揭示了织构演化与型材力学性能各向异性之间的关系。发现型材低宽厚比区沿挤压方向易形成较强的<111>和<100>纤维织构,使挤压方向强度提高,但会导致较高的力学性能各向异性。随宽厚比增大,织构向{011}<211>转变,挤压方向上的力学性能下降,但有利于减小力学性能各向异性。挤压速度增加,可促进织构向{011}＜311>转变,从而提高型材在垂直于挤压方向上的性能。提高挤压温度,型材中再结晶织构增多,可降低力学性能各向异性,但挤压温度过高时,型材出现严重的再结晶和晶粒粗化,明显降低型材塑韧性。（8）研究了挤压速度和温度对2195铝锂合金型材开裂行为的影响,揭示了不同工艺下的挤压开裂机制。模孔处的型材温度和流经工作带时的塑性功积累是导致韧性开裂的主要原因,当型材表面温度过高且流经工作带的拉伸塑性功积累量超过临界值时,就会发生开裂。考虑塑性应变功积累量和型材表面温度的影响,提出了一种挤压型材开裂预测准则,结合数值模拟实现了挤压型材开裂行为的准确预测。研究了型材安全挤出的边界条件,构建了挤压开坯后2195合金的挤压极限图。