高强时效型铝合金
——Al-Cu-Mg系合金的设计
铝是重要的有色金属材料，产量占所有有色金属产量的近一半，在金属材料中仅次于铁。资源丰富，性能优良。广泛应用于建筑、机械及制造业等行业中，在国民经济中发挥了及其重要的作用。
在军工和航空航天等尖端行业中，对材料的力学性能要求更为严格，这也对材料工作者提出了更高的挑战。
Al-Cu-Mg系合金就是一种广泛运用于军工和航空航天等尖端科技领域的铝合金。它的硬度、强度高，故称硬铝。而且是一种可热处理强化合金。
成分特点：
除了Cu、Mg外，Fe小于0.5-0.7%，Si小于0.5%，还需加0.5-1.0Mn，以中和Fe的不利影响，提高耐蚀性。
相组成：
α+θ（Al2Cu）和/或S（Al2CuMg ）；在非平衡条件下，还有Al3Mg2、Al20Mn3Cu、Al6(Mn,Fe)等； θ和S共存时时效强化效果最好， S相的耐热性能高于θ相的。
工艺流程：
热处理流程：固溶处理→过饱和固溶体→时效强化→成品加工
淬火是将合金在高温下所具有的状态以过冷、过饱和状态固定至室温，或使基体转变成晶体结构与高温状态不同的亚稳状态的热处理形式。
淬火后大多数合金得到亚稳定的过饱和固溶体。因为是亚稳定的，所以存在自发分解趋势。有些合金室温就可以分解，但大多数需要加热到一定温度，增加原子热激活几率，分解才得以进行。这种室温保持或加热以使过饱和固溶体分解的热处理称为时效或回火。铝合金习惯用“时效”，钢习惯用“回火”。
金属强化取决于位错与脱溶相质点间的相互作用。当运动位错遇到脱溶质点时，可能在质点周围生成位错环或以切过质点的方式通过脱溶质点的阻碍。1）在质点周围生成位错环的机制。2）脱溶质点被位错切割的机制。
在实际工作中，要得到高强度合金首先希望获得体积含量大的脱溶相。因为在一般情况下，如果其他条件相同，脱溶相的体积分数越大，则强度越高。此外，利用马氏体型相变也可得到高浓度过饱和固溶体。还有直接将液态合金淬火，使一些固溶度极小的共晶型合金也能获得溶质原子高度分散的过饱和固溶体。影响强化的第二个因素是第二相质点的弥散度。另外，脱溶相质点本身对位错的阻力对强化也有一定影响。
影响时效过程及材料性能的因素：1）合金成分的影响。2）塑性变形的影响。3）固溶处理制度的影响。4）时效温度和时间的影响。5）其他因素的影响，如超声波。
综合以上因素，制定以下硬铝的设计工艺：
Al-Cu-Mg合金（含2.2—4.9％Cu 、Fe小于0.5-0.7%、Si小于0.5%，0.5-1.0Mn）进行热处理，使加入的这些元素形成非共格的的第二相，阻碍位错的运动，以提高合金强度；淬火后时效，若采取分级时效，即先低温后高温，因为低温阶段合金过饱和度在，脱溶相晶核尺寸小而弥散，这样弥散可以做为进一步脱溶的核心，而高温可使达到心要的脱溶程度以及获得尺寸更加理想的溶相。这样可以使第二相球化，虽球化会降低界面能，但球化可以提高应变能，提高了合金的强度。且球化后的第二相会均匀地分布在铝基体中，这样会使合金处于长程有序状态中，使合金时效强化效果更加明显。另外，在超声波作用下，硬铝的时效速率提高20—25倍，硬度值也有所提高..
