近年来,为了进一步实现节能减排,我国新能源汽车的发展十分迅速,对汽车结构件轻量化的需求越来越迫切。“以铝代钢、以铸代锻”是实现汽车底盘与动力系统等关键复杂结构件轻量化的重要途径。7×××系铝合金作为超高强铝合金之一,其抗拉强度普遍高于500MPa,成为汽车轻量化的首选材料。但是,由于其合金元素含量高、凝固温度范围宽,铸造成形易出现组织粗大、热裂和偏析等缺陷,往往通过轧制和挤压等变形方式制备成板材或型材,很难通过铸造方式制备复杂结构件,大大限制了该系合金在汽车领域的应用范围。因此,开发7×××系高强铝合金液态成形技术具有非常重要的应用价值。本课题以7075铝合金为研究对象,利用光学显微镜、扫描电子显微镜、X射线衍射仪、差式扫描量热仪、透射电子显微镜、硬度和拉伸实验等手段,系统研究了工艺参数对常规挤压铸造和流变挤压铸造7075铝合金微观组织和力学性能的影响,阐明了不同工艺参数和微合金元素Sc对常规挤压铸造和流变挤压铸造7075铝合金凝固行为和强韧性的作用机制,获得了优化的成形工艺参数。在此基础上,开展了挤压铸造7075铝合金的热处理工艺研究,为其实际工程应用提供了优化的热处理方案。主要研究成果如下:研究了工艺参数对常规挤压铸造过程7075铝合金微观组织和力学性能的影响。研究结果表明:随着挤压压力的增加,α-Al晶粒由枝晶状转变为蔷薇状,第二相的分布也越来越均匀。这主要是因为压力提高了合金的液相线温度,从而使熔体的过冷度增加,异质形核率提高,并加快了传热速率。随着浇注温度的降低,合金中α-Al的晶粒尺寸先减小后小幅增大。当熔体温度接近液相线,自由凝固层厚度适中时,晶粒细化效果最好。优化的挤压压力为120MPa,浇注温度为680℃。研究发现,Sc元素在合金凝固中形成初生Al₃Sc异质形核核心,起到了较好的晶粒细化作用。相同工艺参数下,7075-Sc合金的屈服强度、抗拉强度和延伸率达到258.5MPa、344.5MPa和5.3%,比7075铝合金提高了24.5%、17.3%和17.8%。系统研究了7075铝合金半固态浆料制备工艺,阐明了工艺参数对半固态浆料组织的影响。研究发现:随着浇注温度的降低,初生α-Al由树枝晶转变为蔷薇状晶粒,固相率不断提高。主要是由于浆料温度降低,有利于初生α-Al的形核与长大。随着滚筒转速的增加,局部激冷效果提高,初生α-Al的晶粒先不断减小后一定程度长大,固相率不断增加。优化的制浆工艺参数为:浇注温度700℃、滚筒转速60r/min,在此参数下,流变挤压铸造7075铝合金的组织由蔷薇状和近等轴状晶粒组成。Sc元素可以在初生α-Al形成前首先形成初生Al₃Sc粒子,配合滚筒的搅拌作用,进一步细化浆料组织。在优化的工艺参数下,流变挤压铸造所得的7075-Sc合金的微观组织大部分为尺寸均匀的等轴晶,其屈服强度、抗拉强度分别为276.7MPa、356.7MPa,比7075铝合金提高了55.1%和33.3%,延伸率为4.5%。系统深入研究了挤压铸造7075和7075-Sc合金的热处理工艺。研究发现:470℃单级时效下,高熔点第二相无法充分固溶。在理论研究基础上,开发了470°C×10h+500°C×2h的双级固溶工艺,有效提高了第二相的固溶程度。研究结果表明,120℃时效温度下,48h达到时效峰值。在24h欠时效状态下,晶内主要生成GP强化区。对于7075-Sc合金,Al₃Sc起到了钉扎晶界和弥散强化的作用。120℃时效24h后,流变挤压铸造7075-Sc合金的屈服强度、抗拉强度和延伸率分别达到529.3MPa、612.2MPa和10.5%,与变形态合金（7075-T651）性能基本一致。