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铸造铝合金凭借良好的铸造性能,在汽车工业、列车、船舶、航空航天等领域都得到了广泛的应用。可热处理型铝合金凭借其强化工艺上的优势在工业上获得了广泛的运用,可热处理合金的强化方式有很多种,如析出强化、细晶强化、弥散强化等,其中析出强化对铝合金强化效果最为显著。铝合金热处理过程伴随着析出相演变,因此铝合金热处理强化效果与析出相种类息息相关。本文借助金相显微镜和透射电镜研究了热处理对Al-4Cu合金的微观组织的影响,借助疲劳试验机研究了析出相对Al-4Cu合金的疲劳性能的影响,借助滑移迹线分析方法和DIC分析技术研究了循环应力下Al-4Cu合金的变形机制和应变不均匀性,为将来预测铝合金疲劳寿命,提高铝合金构件的使用安全性提供理论依据。得到的主要结论如下:（1）铸态样品由于成分过冷导致区域偏析形成大量的枝晶,在晶界和枝晶的枝干处形成由α固溶体和少量Al2Cu组成的共晶相,在晶粒内部可以看到颗粒状的一次析出相Al2Cu,合金内部基本没有观察到针状的析出相结构。经过固溶处理之后枝晶和晶界处的共晶相已经基本溶解,晶界变的平滑,在晶界和晶粒内部未见明显的共晶相,第二相已经完全固溶进入基体中。经过峰值时效处理,可以看到大量针状析出相θ”相和少量θ’相、θ相,以θ”相为主,在基体中弥散分布。（2）铸造Al-Cu合金铸态时的屈服强度较低,仅为89.56MPa,抗拉强度为189.43MPa,延伸率为6.7%,峰值时效处理后铸造Al-4Cu合金的屈服强度为196.1MPa、抗拉强度为307.1MPa、延伸率为15%,分别提高了118.96%、62.12%、123.88%;铸态和峰值时效态Al-4Cu合金在循环应力,随着循环周次的增加,最大应变幅先降低后增加,即先发生循环硬化,随后循环软化,直到断裂;峰值时效处理使铸造Al-4Cu合金在高应力区的疲劳性能得到提高。（3）对于铸态Al-4Cu合金,晶粒的滑移优先沿着SF值最大的滑移系开动,形成驻留滑移带,说明晶粒取向对铸态Al-4Cu合金的疲劳损伤机制有影响。（4）铸态合金内部存在的析出相少,对滑移的阻碍作用小,在循环应力下,位错在晶粒内部大量累积,形成密集的驻留滑移带,促进疲劳裂纹的萌生和扩展,导致疲劳寿命较差。合金经过峰值时效处理,在晶粒内部形成了大量弥散分布的θ”相,对位错滑移抑制作用强烈,晶粒内部无明显的驻留滑移带,疲劳性能较好。（5）铸态Al-4Cu合金拉伸断裂呈穿晶和沿晶的混合型断裂,以穿晶断裂为主。峰值时效态Al-4Cu合金拉伸断裂呈穿晶断裂特征。铸态Al-4Cu合金的疲劳断口中的疲劳三个区域不明显,峰值时效态Al-4Cu合金呈现明显的疲劳断口三区,包含裂纹萌生区、裂纹扩展区、失稳断裂区。