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作为轻量化结构材料，铝合金在汽车和飞机等交通运输工具上的应用日益增加。铝合金的性能与微观结构紧密相关，其中第二相的种类、形貌、结构以及结构演变等对合金的力学性能都有重要影响。本文利用球差矫正透射电镜中先进的电子显微学方法，如原子分辨的高角环形暗场像(High-angle annular dark-field, HAADF)和X射线能量色散谱的面分布(Chemical mapping using energy-dispersive x-ray spectroscopy, EDS-mapping)等对铝合金中常见的弥散相T(Al20Cu2Mn3)相和析出相θ′的结构及结构演化进行了系统研究。T相是Al-Cu-Mn系合金中的一种准晶近似相，结构非常复杂。 本研究以已知的Al60Mn11Ni4相的晶体结构为基础，利用原子分辨的HAADF像和第一性原理计算方法对T相的晶体结构做了全面解析，确定了单胞中的156个原子的占位。T相是由扁六边形亚结构单元平行排列而成，每个单胞含有2个六边形。Cu原子占据六边形单元中心的(n)和(o)位置，Mn占据六边形边界上的(p)、(q)和(r)位置。弛豫后的晶格常数为a=23.98?, b=12.54?, c=7.66。利用彭罗斯菱形拼块，对T相内部的三种线缺陷结构进行了分析并给出了具体的原子排布，发现线缺陷的存在是造成T相的成分波动的一个原因。对于常见的孪晶结构，确定出了具体的原子排布。在孪晶界两侧，互呈144°夹角的扁六边形单元交替排列。从原子匹配和晶体对称性的角度澄清了相邻孪晶之间的对称关系为平移旋转对称，平移矢量为1/4<10>，二次旋转轴为其孪晶方向<10>。利用高分辨HAADF像和傅里叶变换确定了T相在α-Al基体中的三种取向关系，分别为：[010]T∥<010>Al，{03}T∥{002}Al；[010]T∥<010>Al，{01}T∥{002Al；[010]T∥<010>Al，{004}T∥{002}Al，惯习面为{200}T和{101}T面。利用准原位实验方法确定了Al-Cu合金中的析出强化相θ″和θ′之间的演化方式为原位转变。θ′相在θ″的内部多个位置随机形核，当前驱θ′相逐渐生长并连接在一起，θ″彻底转变为θ′相。这个转变过程是通过析出相内部的原子重排进行的，根据θ″和θ′的界面结构研究了具体的原子重排机制。另外，对θ′相中反相畴产生的机制进行了分析，确定反相畴是在θ″→θ′相变过程中产生的。