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随着节能环保和汽车轻量化的发展趋势,时效硬化6xxx系Al-Mg-Si-Cu合金具有低密度、中等强度、高比强度、耐蚀性好、成形性好、可焊性好、表面质量好等特点,被广泛运用于汽车的车身板材、发动机零件等。利用等通道转角挤压（ECAP）技术获得的超细晶（UFG）铝合金具有高强度,足够的延展性,高应变率以及良好的冲击韧性。且在ECAP后引入合适的时效处理工艺,在超细晶基体中形成弥散的纳米亚稳析出相,能够有效提高该系合金的强度的同时保证足够的韧性。因此,研究不同时效处理状态超细晶Al-Mg-Si-Cu合金的时效析出特性和强韧化机制具有重要意义。本文通过差示扫描量热法（DSC）、X射线衍射（XRD）、透射电镜（TEM）、高分辨透射电镜（HRTEM）、高角环形暗场扫描透射电子显微镜（HAADF-STEM）、三维原子探针（APT）和力学性能测试,研究了四种不同成分6000系铝合金静态时效、ECAP态和后时效态的析出特性和力学性能,重点对3号高Si高Cu合金不同道次ECAP态以及二道次ECAP后时效态做了详细的微观结构研究,得出以下主要结论:（1）DSC分析表明:与固溶态合金相比,不同成分合金ECAP后各个析出相的放热峰出现不同程度前移,偏向低温区域,析出相的放热峰面积大幅度减少,合金在ECAP后有较好的析出特性。激活能计算表明:高Cu合金有着较快的析出动力学和较高的峰值温度。低Cu合金中β’’相析出峰较小,β’’相激活能也较低,热分析过程中低Cu合金只会少量析出β’’相。（2）3号高Si高Cu合金二道次ECAP后在180℃时效10 min-1 h时,Mg-Si-Cu原子团簇和GP区连续析出,时效1 h以后,GP区和Mg-Si-Cu原子团簇发生溶解,合金开始析出β"相,时效2 h后,合金大量析出β"相,时效6 h后,合金内部β"相开始溶解转化为少量β′相和Q’相,β′相和Q’相的析出主要在6-24h之间完成,时效24 h之后,合金内部已经不再析出β′相和Q’相,β′相和Q’相开始转化为稳定相。（3）XRD图谱分析表明:三道次ECAP后合金的主要析出相为L相和Q′相,四道次ECAP后合金中析出相种类不变但是密度增大。合金2道次后时效10 min（欠时效）的析出相为GP区和团簇,2 h（峰时效）时合金的析出相为β″相和部分L相,24 h（过时效）后析出相为Q′相和L相。随着ECAP变形道次的增加,合金晶粒尺寸和晶格常数不断降低,位错密度和显微应变大幅度增加。四道次ECAP后合金的晶粒尺寸达到164 nm,位错密度为1.96×1013 m-2,显微应变为0.0368%,晶格常数为4.0472。后时效处理后,合金的晶粒尺寸开始迅速增大,位错密度和显微应变开始逐渐降低,晶格常数逐步恢复正常。（4）TEM-HRTEM分析表明:二道次ECAP变形后因为缺少储存能,合金的主要析出相为GP区。二道次ECAP后250°C×0.5 h人工时效,合金内部的GP区全部转化为L相和Q′相,再进行一个道次ECAP后,合金内部的析出相密度大大增加,析出相尺寸变小,部分析出相出现球化,此时合金中的析出相为大量的L相和少量的Q′相。四道次ECAP后,合金中所有析出相都发生球化,合金微观结构为超细晶+高密度位错+球化析出相。二道次ECAP后时效TEM表明:2 h后时效后,合金仍然保持超细晶,晶粒尺寸为517 nm,此时合金内部析出了三种纳米析出相,分别为针状β″相、棒状L相和板条状Q’相。（5）三维原子探针成分分析表明:三道次ECAP后,L相测定成分为12.1±2.3Al-42.3±3.2Mg-38.5±2.5Si-7.1±1.3Cu（at.%）,Q’相测定成分为22.3±2.3Al-41.3±2.2Mg-31.5±2.6Si-4.9±1.8Cu（at.%）,与标准化学成分相比,两种析出相都存在Al原子偏高,Cu原子偏低,造成这种现状可能是在变形过程中Al原子大量固溶在析出相的Mg、Si和Cu原子柱内,而Cu原子可能以溶质原子的存在偏聚在位错或晶界上。（6）硬度实验表明:二道次ECAP后,4号高Mg高Cu合金的硬度最高达到145 HV。四道次ECAP后,3号高Si高Cu合金硬度最高为148 HV。ECAP态合金在后时效初期硬度呈下降趋势,而后迅速上升,在80-100 min左右达到峰值硬度,之后迅速下降。较高道次ECAP变形能显著加速析出动力学,促进合金达到更高的硬度,4号高Mg高Cu合金在180℃下时效80 min就达到峰值硬度148 HV。越高道次的变形,受到温度的影响越严重,长时间的热处理会导致合金的性能大幅度下降。（7）拉伸测试表明:ECAP变形后,合金拉伸强度的提升显著。3号高Si高Cu合金二道次ECAP后力学性能最好,拉伸强度为410 MPa,较固溶态提高208MPa,同时保持着11.3%的均匀延伸率。后时效处理后,合金的力学性能进一步提高,在180℃下2 h后时效处理后,合金的拉伸强度和均匀延伸率分别为452MPa和7.3%。（8）通过三维原子探针技术的表征,结合相关文献,提出了超细晶6000系铝合金ECAP过程中时效析出相与位错的交互作用过程及其演变规律:在高密度位错和强应变的交互作用下,经历了“棒状析出相→位错切割→球形析出相+棒状析出相+原子团簇→原子团簇形核长大再析出→球形析出相”的过程,最终合金的微观结构为超细晶+高密度位错+弥散分布的球形析出相。