摘要：应力场在时效中对析出相的惯析面、尺寸、分布、形态和密度等具有极为重要的影响。本文利用第一性原理计算与界面热力学,以Al-Cu二元合金为例,在已有高分辨电镜观测的界面信息的基础上,系统研究了共格、半共格和非共格界面性质随温度,Cu活度的变化；深入研究了共格和半共格界面在应力时效过程中随不同应变方式的变化,分析探讨了温度、应变对界面能的综合影响,从能量学角度一定程度上揭示了应力时效机制。研究结果表明：(1)采用第一性原理计算方法研究了Al的低指数表面稳定性,表面能大小顺序为：(110)>(112)>(100)>(111)。(2)对所有计算界面结构弛豫,θ”哄格界面(θ"-CI)上Cu原子容易处在A1形成的hollow位附近；θ’Cu富余界面(θ’Cu-CI)和常规θ哄格界面上Cu原子则更容易处在Al-Al bridge位附近；θ’半共格界面(θ’-SCI)上Cu原子容易处在A1的top位附近。θ非共格界面结构弛豫后都存在较大的晶格畸变,界面原子在X-Y-Z三个方向上都有所偏移。(3)随着温度的升高,共格界面能会逐渐增大,且θ’铜界面能对温度最敏感,界面的稳定性较差。在相同温度下,θ"-CI、θ’Cu-CI和θ’-CI界面能依次升高,对应着三种界面出现所需能量依次增大。另外,随着Cu活度的增加,探讨了不同相界面环境选择性生长行为,说明不同界面结构会随温度和Cu活度的变化而变化。从界面能量学上,找到了Al-Cu合金中各析出相界面从θ”到θ’、再到θ依次出现的原因。(4)利用界面粘附功(Wad)和界面分离功(Wep)描述界面结合性能。θ"共格界面具有最大的粘附功(-2.6J/m2),θ’半共格界面的粘附功(1.52J/m2)最低。界面发生断裂时,θ”发生在A1端,分离功最大,为2.12J/m2,θ’半共格界面发生在界面处,分离功最小仅1.71J/m2。(5)应变(应力)时效中,Al-Cu合金中Cu活度系数γC。会受到应变和温度共同的影响。随着应变的增加或温度的升高,γC。都会增大。随着应变量的增加,γC。对温度的敏感性会下降；同样的,γCu对应变的敏感性会随着温度的升高而下降。(6)共格界面能随应变量增加而减小。温度升高,共格界面稳定性下降,不利于其形成；而引入应变场可以抵消温度的影响,降低界面能,从而促进θ”和θ’相的析出。(7)相同应变条件下,共格界面中始终是θ”界面能最低,θ相中富铜界面能次之,常规θ’界面能最高。可以预见,在应变/应力时效中也是θ”曹先析出,然后θ相中富铜界面和常规θ’界面先后出现。(8)不同应变/应力方式对不同位向的界面的界面能影响作用不等同。计算结果显示,压缩应变下,由于垂直于应变方向的界面能降低更多,有利于θ”/θ’相沿垂直应力轴方向析出和长大；而拉伸应变下,平行应变方向的界面能降低更多,有利于θ”/θ’相沿平行应力轴方向析出和长大。这是Al-Cu合金在应变/应力时效中出现的析出相应力/应变择优析出现象的主要机理之一。