（2） θ"相是Cu原子在GP区中有序化后形成（也有人认为是GP区重排）， 是Cu和Al混合交替层，有独立的晶体结构（Cu2Al5，正方结构）， 与基体共格。
θ"相结构与基体已有差别，因此与GP相产生更大的共格应变（更与CuAl2相当（有人认为Cu2Al3.6），也是正方结构，与基体部分共格， 是该系合金中第一种能在光学显微镜下观察到的产物。
Cu原子富集区（约含90％Cu）；无独立的晶格结构（与基体的结构相同）；与基体共 格，界面能小；形状可能是片状、球状和针状，主要取决于共格应变能（组元原子半径 差）；是合金中能用X射线测出的原子偏聚区。
均匀固溶体
GP区（Cu原子富集）
碟
形
针
G
状
P
G
区
P
区
球 形 G P 区
形成原因： G.P区的形核呈均匀分布，其形核率与晶体中非均匀分布的位 错无关，而完全依赖于淬火所保留下来的空位浓度（因为溶质原子可借助 于空位进行迁移）。凡是能增加空位浓度的因素均能促进G.P区的形成。 例如：固溶温度越高，冷却速度越快，则淬火后固溶体保留的空位就越多，
铝合金
强化元素：铜、镁、锌、锰、硅和稀土等
按铝合金所处相图的位置分类： 铝合金:形变铝合金、铸造铝合金
形变铝合金： 相图中D点以左的部分。该类铝合金加热 至固溶线FD以上时能形成单 相α固溶体，塑性好，适用于压力加工成形。 不能热处理强化的形变铝合金：相图中F点 以左的部分，组织为单相 固溶体，且其溶解度不随温度而变 化，无法进行热处理强化； 可热处理强化的形变铝合金： 相图中F和D之间的形变铝合金，固 溶体的溶解度随着温度而显著变 化，可进行热处理强化。 铸造铝合金：相图中D点以右的部分，有 共晶铝合金、亚共晶铝合金和过共晶铝合 金之分。
1. Zn、Cu、Mg和Si四种元素与Al形成二元（CuAl2、 Mg2Si、MgZn2）和三元（Al2CuMg、Al2Mg3Zn3）化合 物，在Al中的溶解度随温度的降低而剧烈地减少，能通过 热处理强化，称为可热处理强化型Al合金；
2. Al－Mg、Al－Si、Al－Mn二元合金，加入的合金 元素虽然也有明显的溶解度变化，但热处理强化效果不 大，只能以退火或冷作硬化态应用，称为不可热处理强化 型Al合金；
铝合金的时效过程及组织
现以Al-Cu合金为例分析，Al-Cu合金的分解过 程为：
<2→GP区→ （1） GP区
1938年，A.Guinier和G.D.Prestor各自独立用X射线结构分析 方法发现：Al－Cu合金单晶体自然时效时在基体的{100}面上 发生了铜原子偏聚，构成了富铜的圆盘形片（约含铜90％）即 G.P区。G.P区的形状与尺寸：在电子显微镜下呈圆盘状，直 径约 5～ 10nm，厚约0.4～0.6nm，数量约1014～1016/cm3
3. Cr、Mn、Zr等元素的溶解度虽小，但对合金的耐热 和耐蚀性改善有明显作用，因为这些过渡族元素能明显地 抑制再结晶和细化晶粒 。
铝合金的强化
1、固溶强化 2、时效强化（析出强化、沉淀强化）
淬火后的铝合金，在室温停留或加热保温 后，在析出第二相过程中造成性能（如强度、 硬度等）变化的现象，称为时效。
有利于增加G.P区的数量并使其尺寸减小。 1由于GP区与基体间没有相界面（完全共格），界面能极小，形核功也小， 因此在空位的帮助下在很低的温度即能迅速形成；
2作为GP区晶核的微小偏聚区，数量非常大，形成速度极高，但只有长大 到一定尺寸才能成为GP区； 3偏聚区的长大需要原子扩散迁移，因此以溶质原子的扩散速度可估计GP 区的形成速度。
（1）过饱和固溶体的分解虽可分几个阶段，但并不是截然分开的，只能说在一定温度 和时间内以某一阶段为主。 如：Al-4Cu合金
在130 ℃以下时效以形成GP区为主；
在150－175 ℃间时效以θ"为主；
在225－250 ℃间时效以θ'为主；
高于300 ℃时效以θ为主。
同一温度，时效不同时间也可得到不同组织。如在 130 ℃时效，不超过5天以GP区为主；10天以θ"为主，还 能生成一部分θ'相；超过100天则完全由θ'相组成。
轻合金的优点
高的比强度和比刚度 优良的耐高低温性能 耐腐蚀 适应空间环境 寿命和安全
1.1铝及铝合金的组织与性能
1） Fe与Si总是同时存在，因此 Fe和Si在 工业纯铝中基本呈三元化合物存在，出现 FeAl3或游离Si的机会很少；
2）当Fe>Si时形成富Fe的化合物α （Al12Fe3Si），而Si>Fe时形成富Si的化 合物β（Al9Fe2Si2）。二者都是脆性化合 物，但α相呈骨架状或团块状，而β相呈粗 大的针状，故后者对塑性的危害更大。
θ'是高温时效产物，对硬化有一定贡献，但最大硬化发生在θ"数量处于最大值时，当 θ"质点逐渐长大时，其数量逐渐减少，共格应变逐渐降低，合金逐渐软化（过时效）。
（4） 平衡相θ（ CuAl2）是退火产物 ，具有正方 结构， 与Al的晶格结构差别更大，与基体无共格关 系。
θ相与基体无共格关系，因此共格应变消失，同时随着其粗化，数量减少，相 邻颗粒间的平均距离增大，合金软化而远离其峰值强度状态。
铝合金的时效过程及组织
时效硬化现象 1906年，德国Wilm A发现时效硬化现象； 1919年，弄清楚是由α过饱和固溶体分解 引起的； 1935年，发现在平衡相析出前还有过渡相； 1938年，Guinier和Preston发现GP区。 至此，完全弄清过饱和固溶体α'的分解过 程为： <2→GP区→过渡相→平衡相
轻合金的组织与性能
轻合金概述
• 轻金属是指密度小于3.50g/cm3的金属材料 。 铝 和 镁 的 密 度 分 别 为 2.70g/cm3 和 1.74g/cm3，故以铝和镁 为基的合金被称为 轻金属合金或轻合金。钛的密度 为 4.50g/cm3，现在也将其归类于轻金属。 一般地说，轻合金的强度和刚度都比结构钢 小。但它们的密度小，比强度(强度/密度)和 比刚度(弹性模量/密度)都比较大，与结构钢 ，甚至与超高强度钢相 当，所以与超高强度 钢一起在航空工业中得到广泛应用，以减轻 飞机结构重量，提高运载能力和速度。