随着人们环保意识的逐渐提高以及国家清洁能源政策的提出,汽车轻量化成为汽车产业发展的主要方向。利用高性能的轻质材料来代替钢铁材料,可以有效地减轻车身重量,降低油耗。7000系铝合金具有高比强度及良好的耐腐蚀性,是理想的汽车轻量化材料。但7000系铝合金在室温条件下成形性差,虽然提高成形温度可以提高材料的成形性能,但高温成形后会导致材料强度下降。基于此,本文提出一种7075铝合金预冷热冲压成形工艺,该工艺有效地解决了铝合金在室温下成形性能差的缺陷,并且保证了铝合金强度和硬度性能。本文针对预冷热冲压工艺中临界冷却速率、成形温度对成形性能及组织影响等内容开展以下研究:1.通过采用分级淬火法研究了7075铝合金的淬火敏感性,得到了材料在时效后的硬度-等温时间关系曲线,绘制了T6态硬度90%、95%和99.5%的TTP曲线。测量了7075铝合金在空冷、模冷和水冷三种不同预冷路径下的冷却曲线和硬度变化,并结合TTP曲线分析不同冷却速率对材料硬度的影响。得到了7075铝合金在淬火敏感温度区间内达到95%T6硬度以上的临界冷却速率。采用淬火因子法预测了7075铝合金在空冷、模冷和水冷三种不同预冷路径下的性能,分析了不同冷却速率下的淬火因子时间步长取值范围;2.进行不同拉伸温度与应变速率的7075铝合金单轴热拉伸实验,并研究了真应力应变曲线与不同拉伸温度和应变速率的变化关系。通过拟合得到了不同温度与应变速率下的应变硬化指数,并分析了应变硬化指数与成形温度和应变速率的变化关系。综合评估应变硬化指数、抗拉强度和断裂延伸率三个因素对材料成形性能的影响,得到了保证7075铝合金具有最优成形性能的成形温度;3.通过研制可控冷却速率的预冷装置进行平板预冷实验,得到了不同空气流量下对应的预冷速率。结合板料在固溶-预冷-平板模具淬火实验的冷却曲线与TTP曲线进行综合分析,得到了板料达到90%、95%T6硬度的预冷速率和成形温度,并对预冷速率为7.3℃/s和12.5℃/s时效前与时效后的板料进行微观组织观察,分析对比不同预冷冷却速率对材料微观组织和性能的影响规律;4.通过自行研制的U形模具进行预冷热冲压实验,研究了12.5℃/s和97.2℃/s两种预冷路径对U形件成形性能和硬度的影响,通过测量U形件不同区域时效后的厚度与硬度变化,并对相同成形温度下不同预冷速率的U形件顶面进行微观组织观察,通过综合分析得到了最优的U形件预冷热冲压工艺;5.建立了7075铝合金的材料模型,基于U形件预冷热冲压工艺热-力耦合有限元分析模型,通过数值模拟对U形件在预冷热冲压成形过程中的温度变化进行逐步分析,将顶面、侧壁和法兰区域点经过固溶、预冷、成形和保压的温度-时间曲线与铝合金TTP图相结合,解释了U形件在预冷热冲压实验中不同区域时效后的厚度差异原因。通过对比U形件在不同成形温度下的等效应力、等效应变和厚度演化结果,确定了合适的工艺参数,验证了7075铝合金具有最优成形性能的成形温度。