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随着航空航天、交通运输领域的飞速发展,高性能铸造铝合金产品的需求也越来越大,Al-Cu合金由于其优良的综合力学性能而受到广泛关注。然而传统铸造工艺已经渐渐不能满足高性能铝合金的使用要求。目前,在铝合金铸造过程中,施加外场来改善其凝固组织已经得到了广泛应用,如挤压铸造铸造技术就是施加压力场。但单一外场在合金凝固过程中有诸多局限性。因此,在挤压铸造过程中施加其他外场来改善材料性能倍受关注。目前应用较多的主要有电磁场和超声场。本文以Al-5.0Cu-0.6Mn合金为研究对象。研究了超声-挤压复合场下不同参数对合金微观组织、力学性能的影响规律,重点研究了挤压压力和超声功率的作用。另外通过同步辐射X射线断层扫描技术,对不同功率下铸造合金的第二相以及孔洞进行了三维形貌重构。论文的主要工作和结论如下:采用正交试验优化了超声-挤压复合场下Al-5.0Cu-0.6Mn合金的工艺参数,分析了挤压压力、超声功率、超声时间和浇注温度对合金微观组织和力学性能的影响。挤压压力和超声功率是影响合金微观组织和力学性能的主要因素,贡献率分别为65.4%和29.3%。它们对微观组织的影响主要是大大减少了合金中的缩松缩孔等铸造缺陷,减小了合金的二次枝晶间距,细化了合金晶粒。降低了第二相在合金中的体积分数,使更多的铜元素固溶到基体中。合金在挤压压力为100MPa,超声功率600W,超声时间30s以及浇注温度为710℃时合金获得了最高的力学性能。重点分析了超声功率对Al-5.0Cu-0.6Mn合金微观组织和力学性能的影响,并初步探讨了其作用机制。无论是重力铸造还是挤压铸造,超声功率的提高都使得合金洛氏硬度有所提高,但是其影响效果不是线性的,当超声功率大于600W后效果不明显。超声功率的提高增加了合金的凝固速度,减小了二次枝晶间距,并且使第二相在基体中均匀的分布,这种效果在挤压铸造的合金中更为明显。另外,超声功率的提高还减小了重力铸造合金中的缩松缩孔等铸造缺陷。采用同步辐射X射线断层扫描技术,对超声功率300W和900W下合金中的第二相以及孔洞的三维形貌进行了重构。在300w的功率下,合金中Al2C u相的体积分数为5.04%。在900w的功率下,合金中Al2Cu相的体积分数为2.34%。超声功率的增加使得合金中的Al2C u相由相互交错链接的网状变成了零散分布的椭球状和棒状,并且使得Al2Cu相平均曲率分布的峰值有所增加,骨骼化分析的结果也表明其共用节点数减少,但是Al2C u相的平均长度分布有所提高。合金中的孔洞主要以枝晶间的收缩孔洞为主,呈扁平的不规则形状。随着超声功率的增加,合金中最大孔洞的体积显著减小。