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时效成形技术作为航空制造业的新型加工工艺，主要应用于飞机整体机翼的成形制造上，不仅能满足合金的性能和加工成形要求，同时也大大降低制造成本，具有其它加工方法不可比拟的优点，日益受到各国研究者的关注。 飞机机翼的制造应用了较多2XXX高强铝合金。2XXX高强铝合金固溶处理淬火时效过程析出强化产物，除种类和数量以外，它们的形貌、取向、大小等对合金的成形性、强度、韧性、抗蠕变等均有直接的影响。由于时效成形是在合金时效过程施加了应力，该应力对时效析出产物将产生影响，因此研究2XXX铝合金施加应力时效过程中析出相的变化特点对控制合金的性能有重要的意义。 本论文以Al-4Cu、2024、2524、2124合金为研究对象，采用蠕变机器、硬度计、拉伸机、光学显微镜、透射电镜等分析手段，对这几种合金施加弹性应力（低于时效温度下的屈服强度）进行加载时效，深入地研究了加载时效后合金的时效硬化规律、微观组织特点、析出相的形成规律以及加载时效变形机制，获得的结果主要如下: 1.因外加拉应力产生的应变与析出相不同变体的相变应变之间存在相互作用能，可通过建立计算模型来判定2XXX系高强铝合金在外加弹性拉应力时效过程均匀析出的析出相是否存在应力位向效应。当外加拉应力与析出相各变体相互作用能的差别较大时，析出相将产生应力位向效应，反之其应力位向效应不明显;合金中在位错上以非均匀形核方式形成的析出相无明显的应力位向效应，原因是析出相的应变能作用小，外力对其取向分布影响小。 2.在外加弹性拉应力作用下时效，由于Al-4Cu合金的GP区和θ"相以及2014合金中在基体中均匀形核的θ"相的各变体与外加弹性应力之间相互作用能的差别较大，因此存在应力位向效应。2014合金中均匀析出的Q"相和在位错上形成的θ相，以及2024、2524和2124合金中均匀析出的GPB区和在位错上形成的S相，在加载时效过程中均没有明显的应力位向效应，其原因是外加拉应力产生的应变与合金中Q"相以及GPB区的不同变体相变应变之间相互作用能差别较小;而合金中的θ相和S相是因在位错上形核其应变能作用小，因此也无明显应力位向效应。 3.2014合金在170℃时效优先均匀析出Q相(Al5Cu2Mg8Si7)析出序列产物，原因是与Cu相比，Si与空位的结合能比较高，而且与Mg之间的键能也较大，时效初期在合金过饱和固溶体更容易形成富Si和Mg的原子簇集团，因此优先均匀形成富Si、Mg元素的Q相(Al5Cu2Mg8Si7)析出序列的产物;固溶体中过饱和的Cu原子部分在位错上非均匀形核形成θ相，部分进入Q相析出序列的产物，剩余少量Cu原子在基体中较晚形成均匀析出θ"相。 4.T4状态的2024合金在170℃施加弹性应力时效，产生宏观上的永久变形，是蠕变机制（以晶界滑移机制和位错滑移机制为主）作用的结果;2124合金施加弹性压弯载荷时效，其GPB区和S相均无明显的应力位向效应，也获得了较大的永久弯曲变形，也是蠕变机制的作用。 5.加载时效使2524合金中位错环形态不规则并容易产生蜷线位错;这些蜷线位错和位错环为S相提供形核位置，提高S相形核密度;外加弹性应力有促进时效硬化进行的作用，随施加的弹性应力增大，合金达到峰值时其组织中S相的密度增高、长度变小，但GPB的密度降低。 6.先加载变形然后时效处理的2524合金中生成大量位错不仅产生加工硬化而且为随后时效过程S相的析出提供了大量非均质形核位置，使S相的密度增高，但导致GPB区的数量降低;当变形量达到5％时，合金基体中只有细小均匀弥散分布的S相，而没有GPB区;这些尺寸细小均匀弥散分布的S相对峰值硬度起主要贡献作用，导致先加载变形然后时效处理合金的峰值硬度比常规的未先加载变形时效是以GPB强化为主的合金高很多。