铝青铜具有优异的综合力学性能,被广泛应用与航天航空、海洋、石油石化工业等工程机械中,是现代工业中不可缺少的材料。随着现代工业的发展,铝青铜制件在重载、腐蚀介质以及较高循环应力等工况条件下稳态运行、起动停机或工况突变时极易出现热疲劳损伤。热疲劳是一个复杂的力学损伤和组织蜕变过程,一般不发生明显的塑性变形,所以很难检测和预防,其潜在危险性极大,一旦发生事故往往是灾难性的。如何提高铝青铜合金的热疲劳性能以适应高科技领域应用需求,这一问题急需解决。基于此,本文研究了固溶时效、深冷、激光冲击及其复合处理对ZCuAl₁₀Fe₃Mn₂合金微观组织、力学性能以及在室温至450℃下的热疲劳行为。通过X射线衍射仪（XRD）、扫描电子显微镜（SEM）、能谱仪（EDS）、光学显微镜（OM）、扫描探针显微镜以及基本力学测试手段对合金的力学性能、显微组织、表面形貌进行观察,分析变化规律和强化机理。通过LRS1200型热疲劳试验机测试不同工艺强化后合金的热疲劳性能,观察热疲劳裂纹萌生与扩展规律,分析抗热疲劳性能的强化机理。经研究得到以下结论:（1）（950±5）℃×1 h固溶处理+（350±5）℃×1 h时效处理+深冷2 h复合处理工艺能够显著改善ZCuAl₁₀Fe₃Mn₂合金的力学性能和微观组织。与T6处理相比,其抗拉强度、硬度以及伸长率分别提高了7.28%、16.96%和23.53%;其α相进一步细化且分布更加均匀,位错密度增加,使得合金整体的组织均匀性、致密性更好。综合性能的提高也有效地提高了合金的热疲劳性能,其抗热应力和氧化腐蚀的能力增强。与铸态、T6态、深冷态合金相比,在相同冷热循环次数下,疲劳裂纹长度最短,裂纹生长速率最慢。（2）光斑直径3.0 mm,搭接率50%,能量4 J的激光冲击能够显著提高ZCuAl₁₀Fe₃Mn₂合金热疲劳性能。与铸态合金相比,激光冲击后合金强化区表层粗糙度提高17.88%的同时产生-268.5 MPa残余压应力,位错大量增殖、合金晶粒显著细化,β相及富铁κ相从α相中析出,硬度提高38.88%,在以上因素同时作用下合金抗高温氧化能力增强、抗热疲劳性能显著提高。热疲劳裂纹扩展至激光冲击强化区时,裂纹尖端闭合不再向前扩展。（3）深冷处理、激光冲击及其复合处理后:1)合金组织致密度提高、孔洞等缺陷减少、晶粒尖角钝化,裂纹萌生源减少,因此合金裂纹萌生抗力提高;2)强化相析出、产生高密度位错、晶粒细化,抗高温氧化能力增强,因此阻碍热疲劳裂纹扩展;3)残余压应力抵消循环过程中产生的拉应力,降低总热应力,提高ZCuAl₁₀Fe₃Mn₂合金热疲劳裂纹萌生抗力。