随着工业生产和生活品质的不断提高,轻质高强度金属材料越来越多地应用在交通运输和航空航天等领域。材料的制备加工工艺也逐步向低污染、低消耗和低成本发展。7075铝合金作为一种轻质高强度的结构材料,广泛地被用于航空航天、汽车工程、民用及国防军工等领域,是未来材料轻量化发展方向之一。然而,传统的半连续铸造-热轧生产工艺流程长、成本高、能耗大。双辊铸轧工艺以其短流程、低成本、灵活性强和高效生产能力等众多优点,近年来,一直备受国内外众多的研究人员关注。开发一种7075高强度铝合金铸轧的新技术,对于我国铝合金工业生产技术的发展具有明显的社会价值和经济效益。本论文采用ANSYS有限元软件模拟分析建立了 7075铝合金铸轧过程的温度场和流场,确定了合理的铸轧工艺参数,并根据模拟结果进行了 7075铝合金铸轧工艺研究,并在铸轧过程中引入不同形式的外场,如超声波、磁场、电脉冲和电磁组合场等,研究了外场对7075铝合金铸轧坯组织性能的影响规律。首先通过模拟分析计算确定了 7075铝合金铸轧工艺参数为:在铸轧辊直径为500mm,辊缝高度为5 mm条件下,其浇注温度为670℃～680℃,铸轧速度为0.8 m·min-1～1.0m·min-1。铸轧工艺研究表明,浇注温度和铸轧速度过高或过低,容易产生“跑汤”和“轧卡”现象而无法满足立板条件。并通过研究铸轧坯缺陷的形成原因,有效控制铸轧过程中诸多常见的板坯缺陷,确定了能够稳定实现7075铝合金铸轧的工艺参数为:浇注温度为675℃,铸轧速度为0.9m·min-1和辊缝高度为5mm。电磁场模拟计算表明,辊缝处磁场强度可达40mT,满足电磁铸轧7075铝合金所需的磁场强度要求。论文观察了脉冲电流对7075铝合金的普通凝固和20 mT静磁场条件下的凝固组织的影响。研究表明无磁场条件下施加频率为20 Hz,占空比10%和峰值300A脉冲电流的凝固微观组织最为细小;静磁场下施加占空比为13%条件下的脉冲电流的凝固组织均匀性最佳。并结合电脉冲经典理论和熔体形核理论,进行了脉冲电流细化铝合金组织的机理研究,确定了脉冲电流的引入条件为20 Hz,占空比10%和峰值300A。将不同方式的外场引入7075铝合金铸轧过程中,分别制备出含有Al-Ti-B细化剂和不含细化剂的两组铝合金板坯。详细地研究了板坯不同位置的微观组织和微观偏析。通过对比研究发现,脉冲电流与磁场共同作用下铸轧制备的铝合金板坯组织细化和均匀化效果最佳,无偏析;脉冲电流条件下制备的板坯组织均匀性较好且偏析较少;在磁场与超声波条件下制备的板坯组织均得到一定程度的改善,但仍有明显的偏析存在;组织最差的为传统铸轧得到的铸轧板坯组织,存在严重的偏析。Al-Ti-B细化剂对板坯细化效果十分明显,在外场的作用下,板坯组织的变化规律与无细化剂条件下相同。同时,引用超声、脉冲等经典理论,建立了超声波、脉冲电流及脉冲电流组合场等条件下铸轧7075铝合金的形核、长大凝固模型。论文最后对含有Al-Ti-B细化剂的铸轧板坯进行后续热轧和退火处理,得到2mm的7075铝合金薄板。观察了热轧退火后板材组织,并在应变速率为8.3×104s-1条件下进行常温拉伸试验。结果发现,退火后薄板组织遗传了铸轧板坯的组织特征。经T6固溶时效处理后,薄板的抗拉强度均在550MPa以上,最高可达约630MPa。断裂伸长率均在9%左右,韧性断裂特征;经410℃完全退火后,7075铝合金薄板最高强度为260 MPa,断裂伸长率均在10%～20%之间,断口呈现准解理特征。抗拉强度由高到底的板材制备工艺为:脉冲电磁组合场、电脉冲、超声波与磁场、无外场常规铸轧。综上所述,本文将仿真模拟和实验研究相结合,通过7075铸轧工艺理论研究、对外场铸轧坯及其后续轧制板材组织性能检测,确定了 7075铝合金铸轧新工艺,并采用铸轧-热轧方法制备出质量合格的7075铝合金薄板,为电磁铸轧技术的应用奠定了理论基础。