2024铝合金是重要的航空铝合金之一,对其成分设计、组织结构控制、性能优化及其机理的研究一直是航空铝合金研究领域的前沿性课题。特别是作为战斗机用材料,其疲劳性能的优劣对飞机的安全性起着重要的作用。飞机的起降、高空飞行过程会受到循环外力的不断作用,如果材料的疲劳强度低,就会造成飞机机体的疲劳断裂,飞机的安全性就无法保证。所以,开展对2024航空铝合金高周疲劳性能与组织结构之间关系的研究,对研制具有高性能飞机铝合金材料具有重要的科学研究与应用价值。本文通过轴向高频疲劳试样S-N曲线的测试,主要利用金相显微镜、X射线衍射(XRD)、透射电镜(TEM)、扫描电镜(SEM)以及能谱(EDS)等分析方法,对2024铝合金疲劳样品的组织结构、疲劳性能及相关断裂机理进行了研究,实验结果表明：1)在室温条件下,应力集中会降低2024铝合金的疲劳性能。当应力比R为0.06时：光滑试样(Kt=1)的疲劳极限为227.85MPa,缺口试样(Kt=3)的疲劳极限为92.00Mpa；当应力比R=-1,光滑试样无论是在疲劳极限还是在各个区域的疲劳寿命,设计使用的力都远大于缺口试样。2)应力比R也是影响疲劳性能的主要因素之一。应力比R值越小,疲劳强度越小,反之,疲劳性能越好；而当应力比R值为-1时,即拉-压疲劳强度远小于R为正的拉-拉疲劳强度。当应力集中系数相同的情况下,Kt=3,R分别为0.5、0.06、-1时,疲劳极限分别为141.07MPa,92.00MPa,62.79MPa.疲劳极限随着应力集中系数的增加而降低,而且当R降至-1转变为拉压疲劳时,疲劳极限降低最为明显。3)2024铝合金中弥散的强化相主要是细小的Cu2Mn3Al20相、较大的CuAl2或(Mn,Fe)Al6相,这些第二相颗粒起到了阻碍疲劳裂纹扩展的作用,使材料的高周疲劳强度得到了明显的提高。4)2024铝合金的疲劳裂纹萌生主要在样品的表面缺陷处,随着主应力的作用,裂纹早期均呈现曲折的扩展,其优先沿有利滑移面扩展,当两个晶粒的有利滑移面存在夹角时,裂纹发生偏折,形成断口的晶体学形貌。2024铝合金的疲劳断裂断口以穿晶断裂为主。