以铸造Al-Cu合金为基础材料，用合金设计（合金化）、凝固（变质）、固态相变（热处理）等理论与技术研究初生a-Al枝晶和沉淀析出的纳米尺寸的Al2Cu第二相的形核、生长（形态、尺寸、数量、分布）的动力学规律与条件和a-Al枝晶和纳米尺寸Al2Cu的形态、尺寸、数量、分布对位错启动与运动，晶界滑移与滚动和相间与晶间腐蚀的影响规律与作用机制等关键基础理论问题。揭示影响a-Al枝晶和纳米尺寸Al2Cu相形核、生长的动力学规律与条件；a-Al枝晶和纳米尺寸Al2Cu相的形态、尺寸、数量、分布对位错启动与运动，晶界滑移与滚动和相间与晶间腐蚀的影响规律与作用机制；探索同时提高强韧性和耐蚀性的机制；对超高强韧、耐蚀变质铸造Al-Cu合金凝固过程与固态组织演化过程及最终形成组织的控制与优化，实现组织可控。为发展先进的高强、高韧、耐蚀铸造铝合金与其他体系合金材料及其制备新技术奠定必需的理论基础。