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2024铝合金属于Al-Cu-Mg系合金中的一种，为可热处理强化的加工铝合金，具有高强度、低比重、良好的耐热性及较高的疲劳强度等优点，广泛应用在航空、航天等领域。本文通过显微硬度的测量、拉伸测试、电导率的测量来评估合金在时效过程中的性能状况（如硬度、强度、电导率等），并利用金相显微镜、X射线衍射（XRD）、扫描电子显微术（SEM）、透射电子显微术（TEM）及高角度环形暗场像（HAADF）等观察测试手段对2024铝合金在T6处理（固溶（495°C+1h）+人工时效（180°C））过程中的显微组织结构和第二相颗粒的析出、转变进行分析，试图找到合金的微观组织结构（尤其是时效析出相，如S相的尺寸、分布及其数量密度）和材料性能之间的相关性，为优化热处理工艺、获得更加理想的综合性能提供理论依据。2024铝合金在时效状态下存在的第二相颗粒主要为：纳米析出相—S相（Al2CuMg）和尺寸较大的T相(Al20Cu2Mn3)。S相是2024铝合金时效热处理过程中析出的一种关键强化相，T相颗粒是合金在均匀化热处理过程中形成的稳定相颗粒，在后续的固溶、时效热处理过程都不发生溶解，其结构和成分也不会改变。合金的硬度、强度等力学性能与其微观组织特性和析出相的转变紧密相关：固溶后合金的显微硬度较低（83HV）,在时效最初的几分钟里，溶质原子（Cu、Mg）从过饱和固溶体中释放出来，形成层状的原子团簇结构，由于其与位错的交互作用从而使得硬度上升了30HV；时效至5h左右，S相开始形成并不断长大，且数量增多，所以合金的硬度不断升高，直至18～24h的峰值时效区间，硬度达到150HV左右（合金在时效峰值阶段的抗拉强度维持在490MPa上下），相对于固溶态，合金的硬度上升了近70HV；过了时效峰值，继续进行时效，由于S相颗粒的长大、粗化，其数量密度便相应减小，因此，合金的显微硬度、抗拉强度下降。本文从原子尺度研究了2024铝合金中T相颗粒的晶体结构特征，结果表明T相颗粒的（010）T面存在两种类型孪晶：层状滑移对称型和呈“蛛网”状向外辐射的多重对称型。对孪晶结构分析发现组成孪晶的“双瞳眼睛”状结构单元多数按规则的周期性平行排列，但也有少数区域以混乱的分布方式存在；在某些局部小区域，“双瞳眼睛”状结构单元转变成平行四边形单胞，从而造成晶体结构也发生相应的改变。