近年来,汽车及航空工业对铝合金的需求增加,并且要求在250°C-350°C具有更高的高温强度及稳定性,研究发现3系合金中α-AlMnSi弥散相可以作为高温强化相,并且在高温下具有较好的稳定性,因此具有较大的应用前景。通常认为3系合金是不可热处理强化合金,依靠Mn元素固溶强化与加工硬化提高强度。提高高温强度较为传统的加工方法是铸锭先进行长时间高温均匀化热处理,生产周期长,并且经过均匀化热处理后降低了Mn元素的固溶含量。应变能够诱导大量析出相的析出,但对于这种析出过程,析出效果以及对组织力学性能影响并没有进行过系统的研究,本论文对此进行了系统的研究。纳米陶瓷颗粒对材料性能具有重要的影响,在本论文中不仅探讨了陶瓷颗粒的添加对材料组织力学性能的影响,而且探讨了陶瓷颗粒的添加对析出相的影响。析出相的稳定性决定了材料组织稳定性及高温性能的稳定性,本论文通过改变应变量,探讨了析出相的粗化、退火组织的变化及材料力学性能的变化。具体研究情况如下:本文通过应用扫描电镜,透射电镜及相应的力学性能检测技术,研究了纳米尺寸TiC的添加对材料力学性能及析出相尺寸的影响。研究结果表明纳米内生TiC的添加细化了晶粒尺寸和枝晶尺寸,随着陶瓷颗粒的添加,细化效果越明显。当TiC含量为0.2%时,其室温屈服强度从131 MPa提高到155 MPa,增幅为15.5%,同时材料在300°C拉伸屈服强度和抗拉强度分别从63 MPa和67 MPa提高到81 MPa和83 MPa,增幅分别为29%和24%。透射电镜分析表明,纳米陶瓷颗粒的添加促进了析出相的析出,析出相的尺寸较小,在高温退火过程中析出相的粗化速率也较小。本文研究了预应变对第二相析出及在高温下长时间保温过程中组织稳定性及力学性能的影响。研究结果表明,应变极大的促进了析出相的析出。铸态合金退火后析出相呈线状分布且析出相的尺寸较大,预应变退火试样析出相分布均匀且析出相的尺寸较小。在高温下长时间的保温结果表明,相比于铸态退火试样,应变退火试样析出相具有相对较低的粗化速率。应变促使退火过程中大量细小弥散的析出相析出使得材料在高温下具有较好的显微组织稳定性及力学性能稳定性,材料可长时间在300°C进行服役。本论文研究了在等温退火过程中大应变量试样析出相析出过程。实验结果表明,析出相优先在亚晶界析出,随后在亚晶内析出,在亚晶界处的析出相尺寸较大,亚晶内析出相的尺寸较小。亚晶界处的析出相在析出的前期长大速率较快,在后期长大较慢。亚晶内的析出相在析出前期长大速率较慢,在后期长大速率较快。通过析出相与基体界面的研究表明,α-AlMnSi(520)晶面与铝基体的(111)晶面保持完全共格的取向关系。本论文系统的研究了在退火过程中不同应变量对析出相粗化、退火组织及力学性能的影响。研究结果表明应变量对析出相的体积分数并没有影响,不同的应变量在析出完成时具有大致相同的析出相体积分数。应变量的改变影响析出相的尺寸分布,随着应变量的增加,析出完成时析出相尺寸分布差别越大,析出相的粗化过程不同,析出相的粗化不是由应变能直接导致的,而是由析出相的尺寸分布决定的。不同的应变量使得材料的显微组织在退火过程中显微组织的变化不同,当应变量较小时,由于再结晶驱动力较小因此退火过程中组织稳定性较好,当应变量较大时,虽然再结晶驱动力较大,但是由于析出相沿亚晶界规则分布因此析出相对晶界迁移的阻力较大,使得显微组织的稳定性较好。对于室温性能而言,随着应变量的增加,室温拉伸强度增加,当退火时间为12 h时,应变从20%到80%,其屈服强度从113 MPa升高到155 MPa,其抗拉强度从160 MPa升高到198 MPa。但在保温过程中大应变试样的力学性能降低较大,而对于小应变的试样,在保温过程中屈服和抗拉均保持较好的稳定性。并且材料的塑性随着变形量的增加相应的增加。对于高温性能而言,应变量的改变对高温性能的影响较小,在保温过程中均具有较好的稳定性。