Al-Zn-Mg-Cu超高强铝合金已广泛应用于航空航天、兵器装备和交通运输等领域。研究者对该系铝合金进行了广泛研究。然而弥散相 E(Al18Cr2Mg3)的性质、η(MgZn2)相的非均匀析出行为、热暴露对组织和性能的影响以及等径转角挤压(equal channel angular pressing，ECAP)对时效析出的影响仍需进一步深入的研究。本文选用7475和7050铝合金，主要研究内容和结果如下：　　依据 Bilby和Crocker的孪生理论，基于高分辨透射电子显微镜(high resolution transmission electron microscopy，HRTEM)和TEs孪晶参数计算软件，在原子级别上几何地描述了单胞中包含184个原子的E相的孪生行为，计算了单胞中每个原子的调制位移和角度。结果表明，E相孪生时需要184个原子都调制才能完成，调制的计算结果可以分成22组，原子的总位移矢量可以分成76组。　　采用透射电子显微镜(transmission electron microscopy，TEM)、高角环形暗场扫描透射电子显微镜(high-angle annular dark-field scanning transmission electron microscopy，HAADF-STEM)和HAADF-STEM三维重构技术，研究了E相的晶体学特征和三维形态分布，确认了E相的三维形态有以下7种：(i)在{111}Al面上的三角形片；(ii)在{111}Al面上的六边形片；(iii)沿<110>Al方向的棒；(iv)具有{111}Al面的四面体；(v)八面体；(vi)球形和(vii)不规则形状。　　通过HRTEM原位观察，研究了300 keV电子辐照对E相稳定性的影响。结果表明，E相在300 keV的电子辐照下不稳定。颗粒厚度对其结构变化有很大影响。厚颗粒在电子辐照下发生晶体-无定形(crystalline-to-amorphous，C-A)转变，并且无定形相在继续辐照下是稳定的；薄颗粒在电子辐照下先发生 C-A转变，而后在电子继续辐照下最终溶解于Al基体中。其主要原因是厚颗粒无定形化后缺陷浓度高，大量的溶质原子完全扩散进入Al基体相对困难；然而薄颗粒中少量的溶质原子完全扩散进入Al基体相对容易。　　运用HRTEM和HAADF-STEM三维重构技术，研究了η相沿E/Al相界的非均匀析出行为。结果表明，η相在不同形态和不同体积的E相颗粒界面以及同一个E相颗粒界面析出时，其形核位置、形核率、生长速率和形态有很大差异。说明E相的界面能和弹性应变能是η相在E/Al相界形核、生长和粗化的决定性因素。η相长大属于扩散控制转变，主要通过相界高速扩散传输溶质原子。　　通过HRTEM、HAADF-STEM和能谱(energy dispersive X-ray spectroscopy，EDX)分析，研究了η相沿小角晶界析出序列。结果表明，时效温度为135℃时，η相沿小角晶界析出序列为：supersaturated solid solution(SSS)→vacancy-rich clusters(VRC)→GPII区→η′→η。淬火空位在晶界偏析中起重要的作用。基于非平衡晶界偏析理论和非平衡晶界共偏析理论，在时效过程中，通过空位-溶质原子复合体(Mg-V、Cu-V和Mg-Zn-V)，溶质原子(Mg、Cu和Zn)逐渐偏析到晶界。析出相形成元素的晶界偏析影响沿小角晶界析出的VRC、GPII区、η′相以及η相的形核和生长。　　利用光学显微镜(optical microsopy，OM)、TEM和扫描电子显微镜(scanning electron microscope，SEM)，研究了在100℃、125℃、150℃和175℃，分别热暴露100h、500h和1000h后7475-T761铝合金板材的微观组织和拉伸断口形貌，分析了热暴露对微观组织和拉伸断裂行为的影响，归纳了合金微观组织与室温拉伸性能的影响规律。结果表明，随着热暴露温度升高和时间延长，7475-T761铝合金总体上表现为强度降低，延伸率升高。其主要原因是基体析出相长大粗化、晶界析出相粗化以及晶界无析出带宽化；随着热暴露温度升高和时间延长，合金的断裂机制大体呈现由沿晶断裂和韧窝断裂组成的混合断裂转变为穿晶韧窝断裂。影响合金断裂行为的主要因素是基体与晶界之间的强度差别。　　采用电子背散射衍射技术(electron backscattered diffraction，EBSD)、TEM、HRTEM和VNT QuantLab-MG定量金相软件，研究了ECAP对7050铝合金时效析出行为的影响。结果表明，ECAP挤压加速了7050铝合金的时效析出过程，同时导致析出相尺寸分布宽化。ECAP挤压不仅产生过量空位和高密度位错，而且产生了变形热。试样在通过主变形区时，温度高达151℃，从而导致动态析出，形成了一些 GPII区。在随后的人工时效过程中，这些 GPII区将加速析出，并且引起析出相尺寸分布宽化。高密度位错主要导致析出相在位错上的形核、生长和粗化。此外，空位和溶质流动到位错，引起基体的均匀析出与位错的非均匀析出之间的竞争，最终导致析出相尺寸分布宽化。