位错是Al-Cu-Mg合金微观组织结构中的重要缺陷,对材料的塑性变形行为和强化相的析出行为具有深远影响。系统定量表征位错的几何和晶体学特征对于深刻理解材料内部诸多动态过程的微观机理和宏观行为具有重要意义。传统二维透射电镜观察方法所获取的图像通常为三维结构在电子束方向的二维投影像,因而无法准确反映位错的三维形态与空间关系。本文利用透射电镜位错三维重构技术及关联晶体学方法对淬火态Al-Cu-Mg合金组织中的淬火位错结构和10%冷轧变形态纯Al组织中的形变位错结构进行了三维定量研究;融合位错三维重构技术和原位加热技术对Frank不全位错结构及其演化机理进行了原位和三维定量研究,得出以下主要结果:（1）淬火产生的位错环均为椭圆形态,椭圆率为0.54～0.86,并随着长轴尺寸的增大而增大,相应的位错形态由椭圆逐渐趋于正圆。位错环的Burgers矢量为a/2,包括位于{110}面的纯刃型位错环和位于{111}面的混合型位错环两种类型。其中,位于{110}面型位错环大部分偏离相应的{110}面形成近刃型位错环,偏离角度小于18.2°,平均偏离角度为5.0°。借助于热应力驱动的滑移或攀移,位错环会相互靠近并反应形成位错锁。（2）位错螺旋的Burgers矢量为a/2型,螺旋轴与Burgers矢量方向偏离角度小于15°。偏离原因可能是高温淬火形成的空位在后续的热力条件下发生迁移,裹挟位错局部发生攀移运动所致。（3）淬火产生的a/3型Frank不全位错环具有椭圆和多边形两种形态。室温和原位退火过程中Frank不全位错环存在两种转化形式:一是通过空位扩散运动诱发攀移而使层错彻底消失;二是与Shockley不全位错发生反应转化为a/2型柱面位错环,但其所在{111}面保持不变。（4）纯铝10%冷轧变形诱发的典型位错界面包括六边和四边形位错网络。六边形位错网络由三种Burgers矢量的位错组成,其中两种组分位错来自于轧制变形过程中Schmid因子较大的滑移系,第三种组分位错为反应产物。三种组分位错形成位错锁,使得位错界面整体稳定。四边形位错网络由两种Burgers矢量的位错组成,组分位错同样来自于塑性变形过程中Schmid因子较大的滑移系,但之间并未发生反应,位错界面处于亚稳状态。