激光冲击技术是近年来快速发展的一种新的材料表面改性技术。激光冲击处理能使材料表面产生有利的残余压应力,降低疲劳裂纹的发生几率并抑制裂纹的扩展,从而延长零件的服役寿命。为了深入了解激光冲击对材料微观组织和性能的影响和铝合金材料在激光冲击超高应变率非平衡形变条件下冷塑性形变强化的机理,利用输出波长为1064nm、脉冲宽度为20ns的钕玻璃YAG激光,探索了多晶纯铝和富含第二相的Al-Cu-Mg系和Al-Cu-Zn系航空铝合金在激光冲击下的微结构演变、通过测试力学性能和残余应力,分析了其微结构演变特征和强化机理,研究了激光冲击对提高Al-Cu-Mg航空铝合金疲劳寿命的影响。　　 试验结果表明:多晶纯铝在激光冲击作用下,随冲击次数增多,位错数量急剧增加；由于纯铝中缺陷和位错钉扎源较少,位错扩展较少干扰或阻碍,位错形貌由极有规律的平衡态位错网络向复杂网络形态转化。Al-Cu-Mg和Al-Cu-Zn铝合金在激光冲击后,晶粒明显细化；大量弥散分布的第二相与基体具有半共格关系,在第二相周围萌生配位性位错和空位等现象；由于第二相的钉扎作用,阻碍位错运动,在基体观察到密集的位错网络以及位错胞；在两种铝合金中还观察到激光冲击诱导的纳晶化现象。　　 表面残余应力测试和显微硬度测量结果表明,激光冲击可在试验材料表面产生明显的残余压应力,最高可达165MPa；材料表面硬度也有较大提高,提高幅度达到30％以上。纯铝和铝合金激光冲击效果的比较表明:改善幅度与第二相强化和基体的固溶强化关系密切。　　 借助TEM透射电镜观察及HREM高分辨像,在纳米尺度范围内表征了铝合金激光冲击的微结构演变过程,从位错和空位机制探讨了激光冲击强化应变屏蔽现象的微观机理。结果表明,激光冲击区域位错组态丰富；位错墙细化晶粒；在激光冲击超高应变率作用下,在形成大量位错的同时,伴随形成相应的空位；空位和位错的交互作用加剧了晶格畸变,提高了第三类内应力,激光冲击诱发的晶格内复杂的位错组态和晶格畸变以及纳晶化效应成为表面硬度和残余应力提高的主因。激光冲击诱导的纳晶化是超高应变率和超高能量作用下的晶粒碎化与晶内缺陷共同作用的结果。　　 疲劳试验结果表明激光冲击明显提高2A02铝合金的低周疲劳寿命,激光冲击强化试件的疲劳寿命是普通试件的1.835～2.882倍。激光冲击表面强化和残余压应力可改变拉应力载荷下试样的截面应力分布,使表层应力低于材料的屈服极限。断口分析表明激光冲击强化试样的低周疲劳纹更加细密,挤压脊为其重要微观特征,在疲劳应变过程中可产生“循环硬化”效应,有效抑制二次裂纹的发生,有效改善材料的疲劳性能。