Al-Zn-Mg-Cu合金因其出色的力学性能,已在航空航天领域的承力结构件上大量应用,此外,在民用领域也具有广泛的应用前景。大量研究表明在Al-Zn-Mg-Cu合金铸锭制备过程中,合金的组织均匀性差和力学性能不稳定等问题已经成为行业难题,造成这些问题的主要原因是其较高的合金化程度和较宽的结晶范围,导致铸锭横断面结晶一致性差。然而,目前较为先进的物理外场辅助半连续铸造技术在解决以上问题时具有优越性。本文分别采用电磁场和超声波辅助半连续铸造制备Al-Zn-Mg-Cu合金,并分别研究了不同物理外场辅助下铸态合金的组织演变以及力学性能,以期制备组织均匀和力学性能稳定的合金原料。同时,探究电磁场和超声波对于合金细化的规律和改善凝固的机理,为工业应用提供理论依据。(1)在电磁场辅助半连续铸造下,铸锭组织明显细化且均匀性明显改善,随着电磁场频率的提高,铸态合金心部组织细化程度提高,不同位置组织均匀性也逐渐提高,在45Hz时组织最为均匀,且圆棒铸锭心部与边部晶粒尺寸分别为76.6μm和70.3μm,晶粒最为细小,晶粒尺寸整体差异最小;相对于未施加电磁场时,第二相尺寸明显细化,当磁场频率为45Hz时,第二相形貌由未施加磁场时的网状和棒状转变为球状和针状,第二相面积分数也大幅减小,心部和边部由未施加磁场时的1.87%和1.79%分别降至0.78%和0.70%,此外心部合金的抗拉强度、屈服强度和断后伸长率由未施加磁场时的280MPa、175MPa和6.0%分别提升到了308MPa、212MPa和8.5%,边部由309MPa、215MPa和11.5%分别提升到322MPa、221MPa和12.0%。(2)在超声波辅助半连续铸造下,当超声波功率为900W时,铸锭不同位置组织均明显细化,当功率达到1500W时,晶粒最细且组织均匀性和力学性能最佳:铸锭心部与R/2位置晶粒尺寸分别为60.2μm和68.3μm,不同位置晶粒尺寸差异最小,较未施加超声波时晶粒尺寸分别减小了42.3%和12.1%;第二相大幅度细化,第二相形貌由未施加超声波时的网状转变为球状和小块状,心部第二相面积分数由未施加超声波时的3.04%降至0.42%;心部合金的抗拉强度、屈服强度和断后伸长率由未施加超声波时的280MPa、161MPa和9.5%分别提升到了326MPa、218MPa和14.5%;R/2位置由304MPa、191MPa和13.5%分别提升到了318MPa、205MPa和14.0%。