图2  Al-Cu-(Sc)合金经250℃时效0.5h的HAADF-STEM像

图2和图3分别展示了Al-Cu-(Sc)合金在250℃和300℃时效早期的典型微观组织。在高温时效早期，两种合金中除了形成常见的θ′_HTP相和θ′相外，还存在大量细小的θ′_S-HTP相(白色箭头所示)。需指出的是，Al-Cu合金中的θ′_S-HTP相已全部转化为2个单胞厚的θ′相(黄色箭头所示)，而在含Sc合金中上述相转变过程被明显推迟。

图3  Al-Cu-(Sc)合金经300℃时效5min的HAADF-STEM像

图4  θ′_S-HTP→ θ′相转变的HAADF-STEM高分辨像

图4为θ′_S-HTP/θ′相的HAADF-STEM高分辨像，其证实了Al-Cu-(Sc)块体合金在高温时效形成的θ′_S-HTP相可以直接转变为θ′相。在相转变初期(I阶段)，θ′_S-HTP相中的两相邻Al原子层沿[001]_Al和_Al方向互相移动0.10~0.25Å以形成Cu原子扩散通道(0.2~0.5Å)。随后，θ′_S-HTP相中的Cu原子(尤其是共格界面处的间隙Cu原子)会迁移至原子扩散通道，逐渐形成相转变过渡结构(II阶段)。最终，过渡结构中的Al-Cu-Al原子层(粉红色阴影区域)沿[100]_Al方向平移a/2(a为Al基体的晶格常数)，即直接转变为两个单胞厚的θ′相。

图5的统计结果表明，Sc添加可以提高θ′_S-HTP相的高温存活率，以至于进一步细化θ′相的尺寸并稳定其径厚比，从而提升合金的高温热稳定性。

图5 Al-Cu-(Sc)合金在250°C和300°C时效期间第二类强化相的变化规律