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Al-Zn-Mg-Cu系超强铝合金作为重要的结构材料广泛应用于航空航天领域和地面运载工具，在国防建设和国民经济发展中具有重要作用。但Al-Zn-Mg-Cu超强铝合金合金元素含量高，铸锭未溶共晶相多，晶界析出相链状富集，降低了合金的断裂韧性和腐蚀抗力，限制了其应用潜力的发挥。发展高韧耐蚀的Al-Zn-Mg-Cu超强合金具有重要意义。
本文以Al-Zn-Mg-Cu系超强铝合金为研究对象，采用硬度、拉伸性能、电导率和腐蚀性能(SCC、EXCO、IGC)测试、差热分析(DSC)、X射线衍射(XRD)、金相(OM)和电子显微分析方法(SEM、TEM、STEM-HADDF)等多种分析手段，研究了超强铝合金多相微观组织的演化，研究了凝固结晶相、晶界析出相和基体形变回复组织的调控及其对超强铝合金强韧性和腐蚀性能的影响，分析了各种状态下合金的强韧性和耐蚀性改善的机理，并研究了新型超强铝合金半连续铸锭和管材挤压成形。研究结果表明：
1)Al-Zn-Mg-Cu超强合金铸锭中多相共晶组成相在逐步升温多级均匀化和固溶过程中的逐渐分离或消失，可以提高合金的液相初始形成温度和固溶极限温度，避免出现过渡液相，有效提高合金结晶相的固溶程度。超强铝合金结晶相断裂产生的微裂纹与断裂韧性关系的模型解析和实验表明，结晶相的体积分数越高，在相同应力下其断裂分数越高；随着源自结晶相的微裂纹体积分数的增加，断裂韧性呈现先明显降低、后平缓降低的趋势。逐步升温多级均匀化和固溶处理减少未溶结晶相数量，提高了Al-Zn-Mg-Cu合金的断裂韧性和强度。
2)Al-Zn-Mg-Cu超强合金经465℃高温预析出处理后，在保持合金峰值时效、双级时效和三级时效状态的强度、塑性的同时，可明显提高合金的抗应力腐蚀性能，合金晶间腐蚀、剥蚀敏感性降低；随着预析出温度降低至455℃，合金强度下降，抗应力腐蚀性能进一步得到改善。经高温预析出处理后合金晶界析出相明显粗化、离散分布且Cu含量显著增加。
3)Al-Zn-Mg-Cu超强合金一般时效处理和高温预析出处理晶界区域组成相模拟电极电化学腐蚀行为研究表明，各组成相电极自腐蚀电位从大到小的排列顺序不因腐蚀时间长短而发生变化。一般时效处理的Al-Zn-Mg-Cu合金，无沉淀析出带(PFZ)和基体电位较正，成为微电池腐蚀的阴极；晶界析出相电位较负，成为微电池腐蚀的阳极。晶界析出相Cu含量增加，电位正移。高温预析出提高晶界析出相Cu含量，降低了晶界析出相与PFZ和基体间的电位差，是高温预析出提高Al-Zn-Mg-Cu超强合金应力腐蚀性能的重要原因。
4)Al-Zn-Mg-Cu超强合金中组合添加Zr、Cr和Pr在提高合金硬度、强度、延伸率和断裂韧性的同时，能显著改善Al-Zn-Mg-Cu合金的抗应力腐蚀性能、抗剥落腐蚀性能和抗晶间腐蚀性能。在Al-Zn-Mg-Cu超强合金中组合添加Zr、Cr和Pr形成Ll2型含Cr、Pr的Al3Zr和含Zr的PrCr2Al20多元弥散相。含Cr、Pr的Al3Zr和含Zr的PrCr2Al20多元弥散相可有效钉扎位错和亚晶界，显著地抑制Al-Zn-Mg-Cu超强合金基体亚晶长大和再结晶，使合金基体保持以小角度晶界为主的形变回复组织。在小角度亚晶界处，析出相呈近似椭球状离散分布，没有形成无沉淀析出带。
5)研究了Al-8.6Zn-2.5Mg-2.2Cu-0.16Zr(wt％)和Al-8.6Zn-2.5Mg-2.2Cu-0.16Zr-0.1Cr-0.14Pr(wt％)超强铝合金的半连续铸锭和管材挤压成形，两种合金的铸造性能和成形性相近，可以实现工程化制备。Al-8.6Zn-2.5Mg-2.2Cu-0.16Zr-0.1Cr-0.14Pr(wt％)合金管材的强度和耐蚀性优于Al-8.6Zn-2.5Mg-2.2Cu-0.16Zr(wt％)合金管材，Al-8.6Zn-2.5Mg-2.2Cu-0.16Zr-0.1Cr-0.14Pr(wt％)合金管材抗拉强度σb在690～773 MPa之间，屈服强度σ0.2在642～669 MPa之间，延伸率δ在8.0～9.4％之间，应力腐蚀临界应力强度因子KISCC为14.2MPa·m1/2。