高强度7×××系铝合金因其优异的性能在航空航天等工业领域得到广泛的应用,然而该系铝合金在半连续铸造时往往会面临开裂缺陷这一严重问题的挑战。热裂是合金在凝固时形成的裂纹,与糊状区中热应力应变、液相补缩及半固态合金微观组织有关。冷裂是铸锭冷却到低温时发生的脆性开裂,是铸锭中残余应力和铸态合金塑性的恶化导致的。本文结合Gleeble拉伸实验、约束杆铸造、热收缩测量以及计算机模拟等方法对半连续铸造开裂现象及相关判据进行了系统研究。分别采用连续冷却法和原位凝固法测量了铸态7050铝合金在固态和半固态的机械性能,研究了合金强度和塑性随温度的变化趋势以及应变速率的作用,并根据所得实验数据拟合了扩展Ludwik方程和高温蠕变方程所需的参数。在此基础上建立了模拟铝合金半连续铸造的有限元模型,详细研究了大尺寸的圆铸锭和扁铸锭中温度场、流场和应力场分布以及工艺参数的变化所带来的影响。以Suyitno的SKK判据为基础,提出了一个适用于7×x×系铝合金半连续铸造的改进型热裂判据。新判据引入了两个重要的参数,分别是描述凝固过程中晶粒聚合情况的参数fGBWL和热裂纹在沿聚合晶界扩展时所消耗能量的固相能项Us。新热裂判据预测的糊状区热裂敏感性曲线与铸造经验比较一致。测量了几种具有不同Zn含量和Zn/Mg比的7×××系铝合金的热裂敏感性及其在凝固过程中的热收缩行为。研究发现,合金热裂倾向并不完全取决于其在凝固过程中的热收缩量,凝固时形成的非平衡共晶含量也对合金的热裂敏感性有深刻影响。晶粒细化可以显著降低7×××系铝合金的热裂倾向,但是过量加入细化剂又会使合金热裂敏感性出现明显上升。后者据推测可能是由于晶粒过度细化和在晶界形成大量含Ti一次析出相引起的液相补缩能力降低所致。根据实验结果和有限元模拟提出了一个冷裂指数,发现7×××系铝合金半连续铸造时,铸锭冷裂倾向在250。C以上很低,随着温度降至200。C以下开始迅速上升。在相同的铸造工艺条件下,铸锭半连铸冷裂倾向大体上与合金的非平衡共晶含量一致。这很可能是因为,低温下大量沿晶界分布的共晶极大地削弱了铸态合金的塑性,使铸锭更容易因应力集中而开裂。根据冷裂指数可知,采用刮水处理使铸锭中的残余应力降低,可以有效地减小合金在半连续铸造时发生冷裂的倾向。