由择优取向或多尺度第二相导致的组织不均匀性,是变形铝合金发生断裂失效的重要原因。为研究晶体取向和多尺度第二相对微裂纹萌生与扩展的影响规律,选取两种典型的变形铝合金为研究对象,分别为无第二相的高塑性1060铝合金和有第二相的高强度Al-Zn-Mg-Cu合金,采用原位电子背散射衍射、原位及非原位透射电镜等检测手段,结合迹线分析和Schmid因子计算,在微纳米尺度下研究了上述合金微裂纹萌生与扩展的内在机理和影响因素。研究所采用的1060铝合金具有立方织构和铜型织构,平均晶粒尺寸为24.6μm。结果表明,晶体取向对合金的变形行为和微裂纹萌生与扩展均有重要影响。变形过程中,取向为铜型织构的晶粒比立方织构的晶粒更容易变形。采用Sachs、Talyor和反应应力模型对样品表面42个晶粒的取向转动行为进行了对比和讨论,表明初始取向和激活滑移系数目是影响取向转动行为的重要因素。激活单滑移时,晶体取向转动方向不变。而且,激活单滑移具有最大Schmid因子（决定于晶体取向）时,取向转动方向与Sachs模型预测的结果一致。由变形不均匀或开裂导致的应力集中可以诱发晶粒激活多滑移,从而使晶粒取向转动方向发生改变。对开裂晶粒滑移系的Schmid因子和裂尖应力分布进行了计算,表明裂尖发射位错属性及其所在激活滑移系决定于裂尖应力场,当位错从裂尖发射后,裂尖应力场对已发射位错的影响逐渐减弱,宏观加载应力对已发射位错的影响逐渐增强。1060铝合金中的微裂纹主要以界面脱粘方式在晶界、滑移带和少数杂质颗粒处萌生,沿{111}滑移面穿晶扩展,包括连续扩展和不连续扩展两种形式。其中,连续扩展时,裂尖发射位错数量少于不连续扩展。不连续扩展过程包括纳米孔洞在裂尖无位错区内形成、长大,然后与主裂纹连通合并;其过程往往伴随有断裂面的改变,如Z字形裂纹。大角晶界可使裂尖钝化,促使裂尖激活多滑移,诱发裂纹扩展路径改变,有利于降低裂纹扩展速率和提高断裂韧性。裂尖钝化导致应力强度因子升高,为纳米孔洞的形成提供了驱动力,而薄化区内的和裂尖周围的无序区为纳米孔洞的形成提供了空位来源。研究采用的Al-Zn-Mg-Cu合金由多尺度第二相颗粒和<001>与<111>晶粒簇组成,平均晶粒尺寸为6.38μm。多尺度第二相包括亚微米和微米级结晶相(Al₉Fe_0.7Ni_1.3与Mg Zn₂相),几十纳米的Mg Zn₂析出相,几纳米到十几纳米的Al₃Zr弥散相和η析出相,以及几纳米的η′析出相。结果表明,第二相的尺寸以及所在位置对微裂纹萌生和扩展具有重要影响。在尺寸方面,第二相尺寸越大,越容易萌生微裂纹。纳米级颗粒（Al₃Zr、η′相及η相）对微裂纹扩展路径影响有限,但这些相通过位错切过机制增加了位错运动阻力,从而提高了微裂纹扩展抗力。在位置方面,晶界第二相(Al₉Fe_0.7Ni_1.3与Mg Zn₂)颗粒以界面脱粘或颗粒断裂方式成为微裂纹萌生的主要位置,提高了合金断裂敏感性。而亚微米晶内析出相（Mg Zn₂）有助于基体均匀滑移,避免了微裂纹在集中的滑移带中萌生。同时,该相促使微裂纹扩展方向偏转,有利于提高合金的断裂强度和降低裂纹扩展速率。Al-Zn-Mg-Cu合金在变形过程中,<001>晶粒簇比<111>晶粒簇更容易变形。其断裂方式主要为沿晶断裂,存在少量穿晶断裂。大量第二相沿晶界分布、晶粒簇间的变形不协调是合金沿晶断裂的主要原因。沿晶断裂中,裂纹沿着<111>晶粒簇内的晶界或晶粒簇之间的界线扩展。而穿晶断裂中,裂纹在晶粒中的扩展路径取决于应力加载方向和激活滑移系的共同作用。