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航空航天等高新技术的快速发展对铝合金综合性能提出了越来越高的要求。热机械处理是改善和提升铝合金综合性能的有效手段。本文借助金相显微镜、扫描电镜(SEM)和透射电镜(TEM)等微观组织观察手段,并通过显微硬度测试、拉伸性能测试、疲劳裂纹扩展速率测试等方法,研究了新型热机械处理工艺对Al-Cu-Mg系合金、Al-Cu-Li系合金、Al-Mg-Si系等三类合金性能及微观组织的影响规律。主要研究结论如下：(1)新型热机械处理工艺能够显著提升铝合金综合力学性能,特别是可使铝合金在强度提升的同时保持较好的塑韧性。该工艺对Al-Cu-Mg合金的性能提升效果最为显著,对Al-Cu-Li合金的效果次之,对Al-Mg-Si合金的效果相对较弱。(2)新型热机械处理状态的2E12合金抗疲劳裂纹扩展能力优于T3及T6状态。(3)微观组织结构研究结果表明,新型热机械处理提升铝合金综合性能的机理是溶质原子团簇与空位复合体、位错缠结、亚结构,以及G.P.区等复合组织结构的协同作用。新型热机械处理对Al-Cu-Mg合金影响优于Al-Cu-Li、Al-Mg-Si合金的原因可能是其中位错组态、溶质原子团簇的区别所致。(4)新型热机械处理对Al-Cu-Li合金综合性能的提升效果不及Al-Cu-Mg合金,其主要原因可能是Al-Cu-Li合金中Mg、Li原子间的相互作用及Mg、Cu原子的强烈吸引使Li原子团簇及Li-Cu原子对被破坏,同时由于Mg含量较少,限制了强化效果更强的Cu-Mg原子团簇与空位的复合体的数量。(5)新型热机械处理对Al-Mg-Si合金状综合性能的提升效果相对较弱,其主要原因可能是在预变形过程中引入的位错主要在粗大过剩相周围缠结,或大量塞积在晶界处,因而该合金位错组态与另外两种合金存在较大差异,同时其G.P.区形状为强化效果较低的椭球形,降低了热机械处理工艺对Al-Mg-Si合金的整体作用。