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Al-Cu-Li铝合金是一种典型的可时效强化铝合金，具有低密度，高比强度和比刚度，优良的低温韧性和疲劳性能以及良好的抗腐蚀性能等优点，被广泛应用于航天航空领域，成为航天航空领域最理想的新型结构材料之一。然而，对于时效过程中产生的析出相的种类、演变规律以及析出相的形貌、大小及分布对强度的贡献尚有争论。另外，关于合金主要强化相Tl相的结构以及演变规律也未能形成统一的观点。 本文针对Al-4.0wt.％Cu-1.0wt.％Li铝合金板材，采用固溶淬火以及单级时效热处理，利用显微硬度测量、金相分析(OM)、扫描电子显微镜(SEM)和透射电子显微镜(TEM)以及高角度环形暗场像(HADDF)分析等手段，系统地研究了该合金在单级时效过程中微观组织、晶内强化析出相的变化情况，并且采用第一原理计算方法对合金主要强化相T1相的结构及演变规律进行了研究。主要研究内容和创新点如下： (1)采用扫描透射.高角环形暗场像(HAADF-STEM)和第一原理计算方法对合金在165℃单级时效状态下T1相的原子结构以及演变规律进行跟踪研究。研究发现在165℃单级时效过程中存在一种新的亚稳相：T1相的GPT1区，还观察到了T1相的变体。GPT1区具有六角结构，点阵参数c=4d111Al=0.932nm，与T1相(c=0.935nm)相同，但GPT1区两层富Cu之间的距离为0.466nm，与T1相两富Cu层之间的距离不同(0.495nm)，T1相变体实际上是由两个单胞T1相组成，但是在这两个T1相中间多了一层Li原子。T1相的粗化方式有两种，一种是沿着它的c轴逐渐长厚，另一种方式是通过T1相变体长厚。这在以往的文献中尚未报道过，本实验发现GPT1区对时效早期材料的强度有重要影响。 (2)采用TEM观察，结合显微硬度表征对Al-4.0wt.％Cu-1.0wt.％Li铝合金在135～165℃不同温度下单级时效之后的微观结构的演变规律进行跟踪研究。研究发现165℃时效32h合金的硬度最高，可达148HV。单级峰值时效的主要强化相为GPT1区，T1相和δ’/θ’共生相。 (3)采用第一原理计算方法，分别计算了GPT1区以及T1相变体的原子结构的形成焓，其形成焓分别为-1.4kJ/mol·atom-1、-11.1kJ/mol·atom-1，说明它们的结构从能量方面来说是合理的。