运载火箭是人类探索宇宙的重要途径,也是衡量一个国家综合国力的主要标志,被越来越多的大国强国所重视。如今,随着人类加快对宇宙探索,运载火箭的需求量也越来越大,因而对运载火箭提出了高可靠、高效率、低成本的要求。ZL205A铝合金是可热处理合金,被广泛用于大型运载火箭构件的生产制造。其力学性能主要取决于热处理条件,主要包括固溶,淬火和时效处理过程。淬火因子分析方法(QFA)已经广泛用于描述连续淬火对金属力学性能的影响,特别是铝合金和钢,该模型基于时间-温度-性能(TTP)曲线或时间-温度-转变量(TTT)曲线,根据已知的淬火速率曲线,计算淬火过程中,材料力学性能的损失量,从而用于预测材料的性能,但是由于材料TTT曲线很难从实验中获得精确的曲线,所以大多使用TTP曲线。由于TTP曲线是根据不同淬火速率下,时效相同时间的材料屈服强度值,所以该模型只能预测不同淬火速率下,时效一定时间材料的屈服强度。而析出强化模型(PS模型)着重于时效处理过程析出物物理参数的演变过程对材料性能的影响,该模型可以预测整个时效过程,材料屈服强度的演变,但是需要淬火后析出物的损耗量作为输入条件。本文基于上述两个分析模型,提出了等效等温淬火温度(EIQT)这一概念:即在某一淬火速率下,淬火过程析出物的量可以等同于某温度等温淬火工艺下析出物量。这是因为在淬火过程的析出物主要是稳定θ相和粗大的θ′相,和等温淬火工艺下的析出物基本一致,如果在这两种工艺下,这部分的析出物量一致时,则在后续时效过程,析出相相的演变规律也一致,所以屈服强度演变过程也应该一致。使用ZL205A合金相图,结合PS模型计算出不同温度等温淬火下,合金的屈服强度演变情况。当其和QFA计算的某个时效时间点屈服强度一致时,则可以认为,在这一等温淬火温度下的屈服强度演变情况与QFA模型计算的某淬火速率的屈服强度演变具有一致性。通过这种方式建立EIQT模型来耦合上述两个模型,来预测合金在淬火-时效过程中,材料屈服强度演变情况。通过第一性原理计算,分析Cd原子在ZL205A铝合金析出过程的影响。计算结果表明Cd原子倾向偏聚于αθ′?界面处,且明显降低θ′相的界面能,促进θ’相形成,从而影响了合金的析出过程。基于已有的Al-Cu-Cd合金的五阶段析出模型,从自由能变化的角度,为五阶段的析出过程,划分了极限。并通过TEM和EDS实验,观测到了Cd原子团从θ′相表面释放的现象。本文通过对不同淬火速率和不同时效时间条件下的屈服强度测试实验,得到合金的屈服强度随时效时间演变与耦合模型预测结果具有相当好的一致性。并通过ABAQUS仿真软件在UMAT子程序中嵌入耦合模型,计算了大型运载火箭三星支架在热处理过程中屈服强度演变情况。