可热处理强化铝合金在人工时效初期通常表现为显著的快速硬化,这与其快速析出的共格第二相对位错产生的阻碍作用有关。人工时效前的自然时效会促进原子团簇的形成,为随后人工时效时第二相的形成提供了大量的形核点和可自由扩散的溶质原子,进而影响人工时效时析出相的演变及力学性能,但在这方面有关Al-Cu合金的研究报导较少。因此,本文选择Al-4.0wt.%Cu合金为研究对象,采用内耗谱测量、透射电子显微镜（TEM）观察和拉伸实验,系统研究自然时效Al-4.0wt.%Cu合金在人工时效初期微观组织的演变及其对力学性能的影响,为时效强化型铝合金获得最佳力学性能的热处理工艺制订提供参考资料。固溶Al-4.0wt.%Cu合金在160℃人工时效1～5 h时,即一级时效,随时效时间延长,主要析出相的形貌从细小的针状转变为盘片状,最后演变成较长的针状。针状析出相为θ//相,盘片状析出相实际上是由几乎沿同一方向分布的多个细小针状θ//相聚集而成的区域。随时效时间延长,盘片区域里多数小针状θ//相重溶,少数针状θ//相长大,针状θ//相的含量增多、尺寸增大。拉伸变形过程中,位错主要塞积在针状θ//相附近,且θ//相尺寸越大,位错的塞积现象越明显。与针状θ//相相比,盘片区域附近位错的塞积现象不明显,但在盘片区域里观察到一些位错,这表明盘片区域中细小的针状θ//相对位错有一定的阻碍作用,但位错最终可滑过该区域。此外,变形过程中,位错线上析出大量细小颗粒状第二相,即发生了应变时效,这些颗粒状第二相对位错产生明显的钉扎,使其发生弓出,同时也观察到一些位错切过了第二相。位错运动时遇到的上述三种阻碍导致合金的强度随时效时间延长逐步提高。24 h自然时效的Al-4.0wt.%Cu合金在160℃人工时效1～13 h时,即二级时效,析出相均为针状θ//相,其形状仍为针状以及细小针状θ//相聚集形成的盘片区域,但随人工时效时间延长,盘片区域里针状θ//相的长大加快,从而提高针状θ//相的含量,使其分布变得更加均匀。当时效时间达到13 h时,针状θ//相粗化导致其向半共格θ/相演变。这主要起源于自然时效下在{111}面偏聚的Cu原子团簇溶解以及向{100}面迁移为人工时效提供了更多的析出相形核点和Cu原子,从而加速了析出相演变。在160℃人工时效1h和3h时,一级时效样品的强度较高,时效5h时,二级时效样品的强度显著高于一级时效样品的;随二级时效样品人工时效时间延长,屈服强度σYS升高,10h时达到最高值,随后下降,而抗拉强度σUTS先升高到5h时的161.7 MPa,随后下降到7h时的143.1 MPa,继续延长时效时间到10 h和13h,σUTS又升到约160 MPa,随后下降;均匀应变ε在1 h和3 h时接近,约为18.5%,随后连续下降,10h时降到6.2%最低值,继续延长时效时间,ε升高到约11.0%,此值于7 h时效样品的。因此,24 h自然时效样品在160℃人工时效5 h时,基本保持160℃时效16 h一级时效样品65.3 MPa这一最佳σYS值,同时σUTS从一级时交139.2MPa提高到二级时效时的161.7 MPa,相应的ε也从8.2%提高到15.3%。因此二级时效在提高拉伸性能的同时显著缩短了人工时效时间,这与二级时效促进了状θ//相的析出以及长大密切相关。