高强度铝合金压力加工及热处理强化的研究(7)
Al-Cu合金的时效过程是过饱和α固溶体脱溶的过程，也是发生一系列脱溶结构的出现、消失或形核及长大的过程。Al-Cu合金的脱溶结构包括GP区、平衡相（θ相）、θ″相和θ′相等。
时效处理的组织变化，主要过程是由不平衡的α固溶体转变为平衡组织（CuAl2也称θ相），这一过程是通过原子扩散实现的。加热温度较高时，原子有足够的能量迁移，此时θ相就可以直接从α固溶体中直接析出。如果加热温度较低，原子活动能力差，θ相从α固溶体中析出将变得困难。通过实验验证，温度较低时，θ相析出过程是分阶段来完成的（如图1-2所示），即经过中间过渡最终形成平衡的θ相。
图1.2 Al-Cu合金时效过程的晶体结构变化[48]
a) 淬火获得的单相α固溶体，铜原子散乱分布于基体
b) 时效初期，形成保持共格界面的GP区
c) 时效后期，析出半共格界面的平衡相（θ″或θ′相）
d) 高温时效过程中，析出的非共格界面平衡相
第一阶段：第二相质点形成的准备阶段，此阶段主要进行的是固溶体原子点阵的重新组合。由于此过程的点阵畸变程度较大，所以提高了合金的机械性能和降低了合金的导电性，同时合金的其他性能也发生了变化。
第二阶段：Al-Cu合金中的铜原子开始集中在某些区域，形成一个富铜区。由于这一产物是由法国科学家纪尼叶和英国科学家普林斯顿发现的，因此这种溶质原子富集区被命名为GP区。不同合金系的GP区形状也不相同，但GP区都与合金基体保持共格界面，并且在基体中的密度很高，尺寸极小[49,50]。实验证明，此阶段合金的强度较高。
第三阶段：随着时效时间的延长，尤其是时效温度的提高，中间过渡相将形成其他形式。Al-Cu合金中，此阶段的产物是θ″或θ′相。θ″相与铝基体仍然保持共格界面，但它的尺寸要比GP区大。θ′相与铝基体的共格界面已部分打破，这种相的尺寸比θ″相更大。
第四阶段：时效温度继续升高和时效时间继续加长，中间过渡相将转变为稳定的析出相θ，即CuAl2化合物。此时，稳定的θ相与基体保持的共格界面已完全打破（非共格界面）。