为了满足汽车领域对轻量化的需求,铝合金等轻质合金在汽车上得到了广泛应用。为了解决铝合金在常温下成形性能差、成形时易出现开裂等问题,板材的热态气压成形技术得到了大力发展。但是,由于该工艺充入的是高压常温的气体,会造成板料成形时温度分布不均匀,并且成形压力不稳定的问题,对于复杂零件,通常不能满足尺寸精度的要求。因此,在该工艺的基础上提出了板材热态快速气压成形技术。其原理是:在热态模具和板坯构成的上、下空腔内充入压力相等气体,通过快速释放下模具模腔中的气体以形成瞬时高压,然后在该高压作用下完成板料成形。该工艺能够避免成形时板料温度不均匀和成形气压不稳定的问题,并且可以大大提高板料成形时的加压速率,使板料变形更均匀。本文以2A12铝合金薄板作为研究对象,通过模拟和实验的方法,研究比较传统板材气压成形和板材热态快速气压成形工艺的优缺点,并探索板材热态快速气压成形工艺的成形规律,旨在为热态快速气压成形工艺在板材上的实际应用提供理论指导和技术支持。首先,通过高温单向拉伸实验,研究了温度和应变速率对2A12-O铝合金板材高温力学性能的影响,确定了温度在375℃⁴25℃范围内,应变速率在0.001s^-10.1s^-1范围内的2A12-O铝合金板材的应力应变关系,进而建立其高温本构方程。研究中发现随着应变速率的提高,材料的极限应力、应变硬化指数n值增大;随着温度的升高,材料的极限应力、n值减小,但应变速率敏感性指数m增大。同时,通过对自由胀形和模具充填过程的力学分析,建立了自由胀形顶点处等效应力和等效应变与胀形高度及顶点壁厚之间以及模具充填过程中气体压力与充填极限圆角之间的数学关系。其次,通过自由胀形数值模拟,获得了加压速率和温度对胀形件应力、应变和壁厚分布的影响规律:在相同胀形高度下,加压速率越高,胀形件整体的等效应力越大,中心区域的等效应变越小,壁厚分布越均匀;温度越高,胀形件整体的等效应力越小,中心区域的等效应变越小,壁厚分布越均匀。通过模具充填数值模拟,得到了加压速率和温度对成形件壁厚分布的影响规律,以及快速气压成形时成形压力和温度对板料瞬时模具充填能力的影响规律。在相同成形轮廓下,增大加压速率和升高温度有利于提高成形件壁厚分布均匀性;快速气压胀形时,成形压力越大,温度越高,板料瞬时充填模具的能力越强。当温度475℃、成形压力为12.0MPa,模具深度分别为10mm和20mm时,板料瞬时充填模具的程度高达86%和90%。最后,搭建了板材热态快速气压成形工艺的专用装置,能够满足该工艺成形规律的研究。该装置加热及可控温度达到550℃,气压控制系统可控气压达到16MPa,控制精度为?0.1MPa,能够实现气体可靠密封及输入,冷却装置能够有效的防止模具热量传递给压力机,模具能够保证气压密封,满足不同深度成形实验的需求。通过模具充填实验研究,获得了不同成形压力和温度条件下的板料瞬时充填模具的能力,模具充填程度的数值模拟结果与实验结果相差均在5%以内,数值模拟结果与实验结果很接近。实验结果表明,成形压力越大、温度越高,板料瞬时充填模具的能力越强,当温度为475℃、成形气压为12.0MPa,模具深度为10mm时,板料瞬时充填模具程度已经高达91%。