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本文以Al-3.5Cu-(0.4Mg)合金为基础合金,借助硬度测试、拉伸性能测试、剥落腐蚀性能测试等方法研究了Ge对合金性能的影响；差热分析、透射电镜(TEM、HRTEM)、原子探针摄影术(APT)等微观组织观察手段系统地研究了Ge对各合金组织结构的影响,对合金中析出的异常纳米级析出相进行了初步确认,最后分析了Ge在实验合金中的作用机理。主要结论如下：(1)在Al-Cu合金中加入微合金化元素Ge后,在175℃时效时,合金的时效响应速率减慢,达到峰值所需的时间从30h延长到46h,时效峰值硬度下降了12HV,抗拉强度降低了48Mpa；在200℃时效时,合金的时效响应速率加快,达到峰值所需的时间从25h缩短到19.3h,时效峰值硬度未有较大变化。(2)0.2wt.%Ge的添加,加快了Al-3.5Cu-0.4Mg合金在175℃时效的时效响应速率；合金达到峰值所需要的时间从32h缩短到25h,时效峰值硬度提高了37HV,峰值抗拉强度、屈服强度和延伸率分别提高了约60MPa、70MPa和44%。(3)TEM观察发现,在175℃时效峰值状态下,Al-3.5Cu-0.4Mg合金基体中存在大量的棒状的S’相、θ’相以及少量的片状Ω相；Al-3.5Cu-0.4Mg-0.2Ge合金基体中存在大量细小弥散的纳米级析出相、一些θ’相、以及少量的θ’Ⅱ和σ相。纳米级析出相使含Ge合金具有优异的综合力学性能,抗拉强度、屈服强度和延伸率分别为415.3MPa、347.3MPa和17.8%。(4)Al-3.5Cu-0.4Mg-0.2Ge(wt.%)合金高温拉伸强度随拉伸温度的升高而逐渐降低,其高温拉伸相对强度优于传统的耐热铝合金。在150℃以及150℃以上的温度热暴露时,Al-3.5Cu-0.4Mg-0.2Ge(wt.%)合金显示出了优异的耐热性能；在150℃热暴露1000h后合金的抗拉强度仍然在400Mpa以上,相对于原始峰值态合金强度仅下降了14MPa。(5)不同时效态Al-3.5Cu-0.4Mg-0.2Ge(wt.%)合金显示出了良好的耐剥落腐蚀性能,欠、峰时效态样品在EXCO溶液中浸泡96h后评级为EB+级,过时效态样品在EXCO溶液中浸泡96h后仅为EA+级。(6)在200℃时效时,合金的时效响应速率随着Ge含量的升高而加快,峰值硬度和强度都随着Ge含量的升高而增加。Ge含量为0.05%、0.2%和0.3%的合金时效到达峰值的时间分别为11h、9h和7h；峰值硬度值分别为110.2HV、122.2HV和131.9HV；峰值抗拉强度分别为337MPa、369.5MPa、394.6Mpa。(7)Al-3.5Cu-0.4Mg-0.2Ge(wt.%)合金在200℃时效的析出过程如下：在合金中首先析出的是高密度的纳米级X相,随后0’相、θ’Ⅱ相和σ相逐渐出现。合金中X相、0’相、θ’Ⅱ相和σ相能在200℃时效时共同存在很长时间。(8)对X相进行详细的研究表明：X相为沿<001>Al方向的针状析出相,该析出相富含Al、Cu、Mg和Ge四种元素,x相中的Mg/(Cu+Ge)比接近于1。X相均匀弥散的分布在Al基体中并且与基体完全共格,该相与Al基体的位相关系为：<100>x//<100>Al,{010}x//{010}Al。(9)基于HRTEM观察和APT数据,我们提出了一种X相的修正模型。它的成分为Al10Mg3Cu3_xGex(0<x<3)。提出的结构为正交晶系,空间群为Imm2,晶格参数分别为：a=0.405nm,b=1.62nm,c=0.405nm。模拟的HRTEM像和衍射花样与试验中观察到的HRTEM像和SAED花样能很好的匹配。(10)0.2wt.%的Ge元素的添加促进了X相的析出并抑制了S’相的形成,这应该与Mg、Ge之间的强相互作用有关。X相的形成机理可描述如下：首先Mg-Ge团簇优先形成,接着Cu元素在随后时效中进入到Mg-Ge团簇中,基于Mg-Ge-Cu团簇,X相在200℃时效的条件下快速形成。在合金200℃时效120h后仍能观察到X相,这应该与Mg和Ge之间的强键能有关；X相并不像GPB/S"一样转化为S’/S相,在200℃时效500h后完全溶解。