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尺寸稳定性能是材料抵抗微变形的一种能力,陀螺仪、星敏感器、光学观瞄、精密轴承等高精度仪器设备对尺寸稳定性要求极高。影响尺寸稳定性的因素十分复杂,目前国外主要通过组织调控的手段研究组织稳定性,而国内主要在残余应力的应力稳定性上做了深入研究,但尺寸稳定性机理的研究并不清晰,尤其是相的析出效应对尺寸稳定性的影响并未深入,由此基于尺寸稳定性对合金成分优化的研究也甚少。本文对原材料2024铝合金进行恒温时效过程尺寸稳定性的分析,研究相稳定性的机理,建立微观晶格常数与宏观尺寸稳定性之间的关系。利用热膨胀仪进行尺寸变化的实时检测,利用TEM观察析出相的演变过程,利用XRD进行晶格常数的检测。基于尺寸稳定性对铝合金的成分进行优化,利用Jmat.Pro软件模拟分析硅元素含量对组元稳定性、析出相和尺寸稳定性的影响。最后根据计算结果配制新合金,找到Si元素含量与尺寸变化量之间的关系,得到尺寸稳定性最优的铝合金,同时建立微观组织与宏观性能的内在联系。研究原材料2024铝合金时效过程尺寸变化、析出相的变化与晶格常数变化:铸态2024铝合金在190℃恒温时效过程,尺寸呈减小趋势,时效72小时尺寸相对变化量为-7.86×10-5,010h为快速减小阶段,1036h为缓慢阶段,3672h为稳定阶段。与纯Al比较,铸态2024铝合金的尺寸变化由于析出相的析出效应。时效10小时前GPB区和S′（Al2CuMg）相的生成是影响尺寸稳定性的主要原因。时效后衍射峰右移,晶格常数减小,可用晶格常数变化引起的应变量表征宏观意义上的尺寸稳定性。Jmat.Pro软件模拟结果表明原材料2024铝合金中的主要元素在时效温度为190℃时偏摩尔吉布斯自由能和活度的情况均为:Mg>Si>Cu。说明Cu、Mg和Si容易与基体Al元素形成固溶体。Cu元素的偏摩尔吉布斯自由能和活度受Si元素的影响小,Mg元素受Si元素含量的影响大,相同温度下随Si含量的增加,Mg的偏摩尔吉布斯自由能越小,在Si含量达到一定值时,易形成Mg2Si相或AlxCuxMgxSix四元合金相。在Cu、Mg含量不改变的情况下,改变Si的含量可以使试样的尺寸变化量达到最小值。Mg元素为1.5%时,体积相对变化量更接近与零,实验验证选择4.53wt.%Cu、1.5wt.%Mg基体。新合金研究发现Si元素质量分数在0.43%到2.3%区间范围内,合金的尺寸呈增大趋势,且Si含量越高,尺寸增大的越明显。Si含量在0.08%到0.36%之间的铝合金,其尺寸呈减少趋势。0.32wt.%Si新铝合金尺寸稳定性能最优,最终变形量为-4.12×10-6,已达到惯性仪器仪表的性能要求。尺寸稳定性变化规律与晶格常数引起的应变量规律一致,晶格常数引起的应变量可表征宏观的尺寸稳定性。0.43wt.%Si新合金在190℃恒温时效过程中析出相主要为S′相（34vol.%）、Q′相（57vol.%）。0.32wt.%Si新合金在190℃恒温时效过程中析出相也为S′相（47vol.%）、Q′相（44vol.%）。Q′相为尺寸增加相,S′相为尺寸减少相。