随着能源、环境问题的日趋严峻,轻量化设计的重要性愈发突出,铝合金作为重要的轻量化材料在在航空航天、高铁、汽车、电子电器甚至机器人等领域均有广泛的应用。但是其强度不高,当其应用于承受压缩或弯曲工况时,比如微型螺钉、微销等微电机系统的零部件以及多足式机器人的下肢,将会产生较大的塑性变形进而严重影响这些零部件的正常服役。为此,提高铝合金的强度并探讨改性后的铝合金是否能满足承压结构件的服役要求已经迫在眉睫。多向锻造技术通过施加大应力使材料发生大塑性变形,细化晶粒尺寸,较其他大塑性变形技术简单高效并能显著提高金属材料的强度与硬度。因此本文以应用最广泛的6061铝合金为研究对象,采用工业空气锤室温多向锻造制备超细晶6061铝合金;并考虑到多足式机器人的下肢等承压结构件可能偏载而产生弯曲作用,研究超细晶6061铝合金在单轴压缩和三点弯曲载荷作用下的单调与循环的力学行为;还借助于数字图像相关技术(DIC),研究6061铝合金在弯曲变形时试样表面应变的演化;最后基于SWT模型预测超细晶6061铝合金在压缩应力控制下的疲劳寿命。主要研究成果如下:1.通过室温多向锻造试验制备超细晶6061铝合金,经过3个锻打循环周期后,材料细化效果显著,组织分布均匀,晶粒尺寸从40μm剧烈细化到约1μm,硬度由初始的87.28 HV提高到140.14 HV。2.通过对6061铝合金锻造前后的压缩试验和应力控制下的压-压疲劳试验,发现超细晶的单轴压缩特性与粗晶明显不同,屈服应力较高且应变率不敏感;压-压疲劳中超细晶的棘轮应变和循环初期棘轮应变增长速度随应力比的增大分别增大和减缓,而粗晶反之。3.通过三点弯曲试验和弯曲疲劳试验的比较研究,发现超细晶的抗弯强度增加但是塑性明显下降且应变率更敏感;超细晶的弯曲疲劳寿命较粗晶显著提高;原始试样的弯曲疲劳断裂模式为穿晶断裂和微孔洞相结合的混合模式,锻打3个循环后试样的断裂模式为穿晶断裂模式。