近年来,Al-Cu-Li合金由于其高的刚度/密度比、较好的沉淀硬化响应和良好的耐热性,作为航空航天领域中新的结构材料主要应用于大型运载火箭和载人航天计划的液氢、液氧贮箱以及大型飞机外壳吸引了广泛关注。在最新一代的Al-Cu-Li合金中,半共格的纳米级T1相是最主要的强化相,该相在{111}Al平面上以盘状形式析出。因此,理解在热处理过程中的T1相形核机制、演化及其晶体结构可以指导合金成分设计和优化热处理工艺,对提高Al-Cu-Li合金的综合力学性能具有重要意义。本研究所使用的合金为热轧态Al-Cu-Li合金,随后进行固溶处理、预变形和160 oC不同时间的人工时效处理并利用透射电镜（TEM）、高角环形暗场扫描透射电子显微镜（HADDF-STEM）、环形明场扫描透射电镜（ABF-STEM）、能量损失谱（EELS）、能谱分析（EDS）、差示扫描量热法（DSC）和原子探针断层分析术（APT）等手段并结合第一性原理计算对时效态合金的主要强化相T1相的形核、演化及其晶体结构进行系统深入的研究。（1）采用TEM、HADDF-STEM、EELS、EDS和DSC差热分析等先进技术研究了预变形对时效态合金的析出温度、时效硬度和力学性能的影响。研究表明,T1相通常在亚晶界和位错等处形核,因为亚晶界和位错为Cu和Li元素提供快速扩散通道。此外,T1相异质形核于前驱体,命名为GPT1-I和GPT1-II区。在未预变形合金中,T1相数密度相对较少且T1相分布不均匀,主要分布在亚晶界且容易粗化以及少量T1相分布在基体内部无缺陷处。T1相不均匀的分布导致合金抗拉、屈服强度和延伸率较低。在4%预变形合金中,T1相优先在亚晶界处形核,但是随着时效时间的增加,T1相在位错等缺陷处也会均匀形核,因此T1相整体分布相对均匀。均匀分布的T1相使得4%预变形Al-Cu-Li合金具有较高的抗拉、屈服强度和延伸率。峰值时效态0%和4%预拉伸合金,抗拉强度、屈服强度和延伸率分别为454MPa、365 MPa和9.5%与484 MPa、420 MPa和12.3%。4%预拉伸合金比0%预拉伸合金具有更好的综合力学性能。（2）采用HADDF-STEM和APT等先进技术结合第一性原理计算,揭示了前驱体的类型、成分以及结构。本研究表征到GPT1-I区,其形貌为盘状,惯析面为{111}Al面,与铝基体完全共格。GPT1-I区主要为三层富铜层,其中两层界面层为铝铜层,中心层铜锂层。第一性原理计算表明Li元素在中心层时,GPT1-I区最稳定。GPT1-II区为两层铝铜层夹着一层铝锂层。当沿着Al晶带轴观察时,铝铜层中的铝铜原子柱亮度较为均匀,但从Al晶带轴观察时,铝铜原子柱呈周期性的一明两暗排列。铝铜层为T1相转变过程提供原子骨架,以便于Al、Cu和Li元素扩散,其形成于GPT1-I区且其结构在GPT1-I区和GPT1-II区始终保持着铝基体的反演对称关系。但是,当GP区转变为T1相时,铝铜原子骨架呈的六方对称关系。T1相的析出过程表示为:SSS→GPT1-I→GPT1-II→T1。（3）通过采用的原子分辨率HAADF-STEM,ABF-STEM和EELS等先进技术结合第一性原理计算,系统地研究了Al-Cu-Li合金中T1相的原子结构。本研究揭示了T1相中的Li元素分布。研究表明,所有厚度的T1相最外层界面层都是不共面的Al（2）-Li（2）层,但是T1相内部两个相邻重复单胞之间的共享界面层由共面的Al（2）和Li（2）原子组成且T1相内部这个不共面的薄壳不存在于单晶T1相中,这违背了析出相增厚是单胞不断重复的认知。不共面的界面薄壳调节晶体结构,使得T1相的c轴长度和成分随析出相厚度的变化而变化。此外,本研究提出了Al-Cu（1）层中更符合实验观察的Al和Cu原子的有序排列。根据实验观察到的铝锂层和新提出的铝铜层修正了T1相的晶体结构,得到新的T1相原子模型,并用第一性原理验证了T1相的新原子模型非常稳定。T1相为正交结构,空间群为Cmmm,与铝基体的取向关系为[100]T1|[112]Al,[010]T1|[110]Al和（001）T1|（111）Al。