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本课题结合国家总装预研项目,以未添加钪锆和添加0.25Sc+0.10Zr的Al-5.7Zn-2.0Mg-0.35Cu (wt-%)两种合金为研究对象,通过材料制备工艺优化方法及显微分析检测手段,对比研究了复合添加微量钪锆在均匀化、热变形及固溶时效过程中对Al-Zn-Mg合金组织性能影响,在此基础上,详细探讨了微量钪锆对Al-Zn-Mg合金再结晶、各向异性、腐蚀及焊接的作用机理。论文获得了以下主要结论：(1)复合添加0.10Zr+0.25Sc到Al-5.7Zn-2.0Mg-0.35Cu(wt-%)合金后,铸态晶粒显著细化,晶粒尺寸由78μm下降到了58μm。(2)在半连续铸造激冷条件下,铸态合金基体近似为过饱和固溶体,晶界上存在富Zn、Mg低熔点非平衡共晶相和富Fe、Si、Mn难溶杂质相,铸锭必须均匀化处理。随均匀化温度升高,过饱和固溶体析出MgZn2相和T(Mg32(Al, Zn)49)相之后这些相又溶入基体,与此同时晶界上非平衡共晶相溶解。添加微量钪锆的合金均匀化过程中还析出大量细小弥散的Al3(Sc, Zr)粒子,这种合金最佳铸锭均匀化工艺为为350℃/8h+470℃/12h。(3)铸锭热变形条件下,随变形温度的增加,两种合金强度单调下降,伸长率先升后降,断口由穿晶断裂转变为晶间断裂,在375-400。C下变形,合金具有较稳定的热变形抗力和较高的热加工塑性,生产现场试验表明铸锭在该温度区间进行热轧,热轧效果较好。添加微量钪锆形成的Al3(Sc, Zr)粒子在热变形中强烈钉轧位错及亚晶界,阻碍位错运动及晶界迁移,提高了这种合金热变形抗力。(4)复合添加0.10Zr+0.25Sc到Al-5.7Zn-2.0Mg-0.35Cu(wt-%)合金中,在优化的均匀化处理、热变形和470℃/1h固溶后水淬+120℃/24h时效条件下,合金板材拉伸强度和屈服强度分别提高了12%和22%,且延伸率保持在12%的高水平。微量钪锆在Al-Zn-Mg基合金中的强化机制为晶粒细化强化、亚结构强化和Al3(Sc, Zr)粒子析出强化。(5)冷轧板材再结晶退火过程中,复合添加0.10Zr+0.25Sc使Al-5.7Zn-2.0Mg-0.35Cu合金再结晶织构由立方织构转变为轧制织构。考虑具有回复优势(晶界能优势)的形核位置及需要大量的静态回复时间来获取临界尺寸的形核位置,建立了再结晶形核定量模型,计算了钪锆合金不同晶体取向下的储能(驱动力),结果显示受Al3(Sc, Zr)粒子Zener钉扎的影响,钪锆添加使Al-Zn-Mg合金再结晶形核机制由立方形核转变为高储能形核,合金再结晶温度由350℃以下提高到550℃以上。(6)研究合金冷轧板材织构主要由立方织构、p纤维轧制织构和少量的高斯织构构成；固溶时效后,Al-Zn-Mg合金主要以立方织构为主,添加钪锆合金主要以轧制织构为主。钪锆添加使Al-5.7Zn-2.0Mg-0.35Cu合金成品板材屈服强度各向异性指数由2.1%增加到7.2%。基于测量的织构数据,计算了成品板材不同拉伸力轴下的Taylor因子,考虑晶界强化、固溶强化及析出强化对屈服强度的影响,建立了成品板材屈服强度各向异性模型,该模型进一步表明织构是引起板材各向异性的主要原因。(7)微量钪锆添加及在120℃下延长时效时间均可有效提高Al-5.7Zn-2.0Mg-0.35Cu合金的腐蚀抗力。经120℃/36h时效后Al-5.7Zn-2.0Mg-0.35Cu-0.25Sc-0.10Zr合金的最小抗应力腐蚀敏感因子>95%,最大晶间腐蚀深度<34μm,剥落腐蚀等级达到PA级,强度和耐蚀性都能满足航天用户的要求。腐蚀抗力的提高来源于晶粒细化、PFZ窄化、晶界平衡相粗化和晶界平衡相离散度的增加。(8)微量钪锆添加到Al-5.7Zn-2.0Mg-0.35Cu基材中,成品板材焊接接头抗拉强度和屈服强度分别提高了4%和23%,满足了航天对这种合金高焊接性的要求。焊接接头强度的提高归因于微量钪锆形成的弥散Al3(Sc, Zr)粒子抑制了基材焊接接头热影响区的再结晶。