Al-Cu合金是一种可热处理强化的铝合金,强度高,塑性和韧性较好,且易于加工成型,因此,Al-Cu合金作为一种轻量化结构材料得到了广泛应用,特别是在航空航天领域。Al-Cu合金的性能与其经历的热加工工艺相关,从微观结构的角度主要由合金中的晶体缺陷和强化析出相决定。本文研究形变时效工艺制备的Al-Cu-(Sc)合金的力学性能和微观组织,结合硬度和拉伸性能测试以及电子背散射衍射技术(EBSD)、透射电子显微镜(TEM)等检测手段表征传统T6工艺和形变时效工艺(以下简称P-T6工艺)处理的Al-Cu-(Sc)合金,探究大预变形和微量元素Sc对合金力学性能以及微观结构的影响。主要的研究结果如下:(1)冷变形前530℃下固溶并进行自然时效三天(NA3d)的预时效处理可以使形变时效处理的Al-5.46 Cu(wt.%)合金获得最优的力学性能。相比传统T6工艺制备的样品,经过自然时效三天以及室温80%变形量预处理的样品在后续时效过程中强度提高130MPa,并且塑性没有任何损失。(2)T6工艺和P-T6工艺的峰值时效样品微观结构观察表明,时效后的变形Al-5.46 Cu(wt.%)合金中仍然保留预变形引入的大量位错,且其内部的析出相仍然保持均匀分布。合金在150℃时效时会析出θ’-近似相,这种析出相与θ’相结构类似但是体心位置的Cu原子缺失,并且θ’-近似相比T6峰值样品中的θ’相尺寸更加细小。根据目前的强化模型对P-T6样品的析出强化进行初步估计,结果表明与抗剪切的θ’相不同,θ’-近似相在变形过程中应该是可剪切的。Al-Cu合金中变形调控的析出过程在强度-塑性平衡关系中有着重要影响。(3)P-T6工艺制备的Al-5.0 Cu-0.3 Sc(wt.%)合金的时效硬化能力以及热稳定性优于Al-5.0 Cu(wt.%)合金。两种合金在同一温度下的时效硬化规律类似,其在较低温度120℃和150℃时效时,随时效时间延长硬度先上升而后缓慢下降,Al-Cu-Sc合金在时效较长时间后的硬度值与初始硬度的差值更小,合金力学性能的热稳定性更好。当时效温度升高为180℃时,合金硬度随时效时间延长先降低,然后基本保持稳定,并且Al-Cu-Sc的合金的硬度降低程度较小。EBSD和TEM观察表明微量Sc的添加可以显著地细化合金晶粒,并使长时间时效合金中θ’析出相密度增加而尺寸细化,这使形变时效工艺制备的含Sc合金显微硬度提高并且热稳定性增强。基于实验结果,本文探究了 Sc元素对形变时效工艺制备的Al-Cu合金组织结构演变的作用机制。