6061铝合金因其优异的静态力学性能、高强度重量比、良好的抗疲劳性和优异的成形性，在航空航天、汽车制造和其他工程领域得到了广泛应用[[1], [2], [3], [4]]。特别是锻造的6061铝合金已成为高性能部件（如汽车轮毂）的首选材料，因为这些部件既需要高强度又需要可靠性[[5], [6], [7]]。然而，在使用过程中，轮毂会受到复杂的循环载荷作用，包括由道路振动和冲击载荷引起的HCF。这种多轴循环应力可能导致裂纹起始、扩展和提前失效，从而影响车辆的安全性和使用寿命[8,9]。因此，提高锻造6061铝合金的抗疲劳性对于提升关键部件的可靠性和耐用性至关重要。
热处理作为调节合金微观结构的关键工艺，在优化力学性能和疲劳性能方面起着决定性作用。通过调整晶粒尺寸、晶界特性、晶体取向、位错密度和沉淀形态等微观结构参数，热处理可以显著提高抗疲劳性[[10], [11], [12]]。针对铝合金轮毂的径向和弯曲疲劳试验表明，由于其细长的几何形状，轮辐区域会经历涉及弯曲、扭转和冲击的多轴循环载荷。应力集中在轮辐与轮辋的接口处以及轮辐孔周围，这些区域是疲劳裂纹起始和扩展的优先位置[13,14]。尽管之前的研究已经确定了易发生疲劳的关键区域和影响因素，但对在定制热处理工艺下锻造6061铝合金轮毂疲劳性能的微观机制的系统研究仍然有限[15]。
热处理参数对6061铝合金的沉淀行为及其相应的力学和疲劳性能有深远影响[16,17]。例如，崔等人[18]优化了热处理工艺，将不均匀的共晶结构转化为均匀分布的沉淀物，有效阻碍了位错运动，从而提高了抗疲劳性。此外，不同的热处理状态（如退火O、T4和T6）会导致HCF性能的显著差异。其中，T6状态在循环载荷下表现出更好的抗疲劳性，这主要是由于其精细且均匀分布的沉淀物降低了位错移动性[19,20]。薛等人[21]通过改进T6处理工艺进一步提高了锻造Al–Mg–Si–Cu合金的疲劳强度并减少了寿命波动。其他研究还表明，固溶和时效处理通过控制β′′和β′（Mg?Si）沉淀物的形态和分布来增强抗疲劳性。随着时效时间的延长，这些沉淀物的粗化使得强化机制从剪切转变为Orowan绕过，从而改变了沉淀物与位错之间的相互作用[22]。
大量研究证实，微观结构特征（如晶体织构、高角度晶界（HAGBs）、GNDs和SF）对铝合金中的疲劳裂纹起始和扩展具有主导作用。其中，沉淀物特性在控制变形行为和提高抗疲劳性方面尤为重要[[23], [24], [25]]。陈等人[26]报告称，优化2524铝合金中立方织构和Goss织构的比例减少了粗大第二相颗粒的形成，从而增强了抗疲劳裂纹扩展的能力。在裂纹生长的早期阶段，裂纹路径主要受晶体特征控制，此时晶界常作为障碍物；而在高周疲劳条件下，晶粒的取向分布可以促进裂纹沿低扭转角度路径扩展，从而提高整体疲劳寿命[27]。在裂纹生长过程中，SF和局部应变分布（由KAM表示）在决定局部应变浓度方面起着关键作用，促进了裂纹在KAM值较高的区域的偏转和停止。尽管许多研究阐明了单个微观结构参数在疲劳行为中的作用，但对锻造6061铝合金轮毂中织构、SF和KAM之间的协同效应的全面理解仍然不足。
因此，本研究系统地研究了各种热处理方案（包括在525°C和545°C下进行100分钟的固溶处理，随后在177°C下进行300分钟或360分钟时效）对锻造6061铝合金轮辐的微观结构、拉伸性能和高周疲劳行为的影响。通过结合EBSD、TEM、拉伸试验和疲劳试验等综合表征技术，确定了最大化疲劳强度和疲劳强度比的最佳热处理工艺。此外，还提出了一种改进的Basquin模型，该模型结合了疲劳耗散参数Φ，基于沉淀物特性来预测疲劳寿命。本研究还阐明了由织构、SF-KAM耦合和沉淀行为协同作用控制的疲劳裂纹起始和扩展机制。这些发现为提高汽车铝合金轮毂的抗疲劳性和可靠性提供了理论见解和实际指导。
