由于具有较高的比强度、优异的耐腐蚀性和良好的机械性能，铝合金被广泛应用于航空航天、精密仪器和交通运输领域[[1], [2], [3], [4]]。在精密系统中，这些合金在使用过程中可能会发生微小的尺寸变化，从而影响结构的整体精度和稳定性。特别是在惯性导航等系统中，铝合金的尺寸变化率必须控制在10??至10??的范围内[[5]]，以避免随机漂移误差和不希望出现的扭矩扰动[[6]]。因此，理解和预测铝合金的尺寸稳定性具有重要的工程意义。此外，机械性能作为铝合金结构应用中的关键要求，也受到沉淀过程的影响，并与尺寸稳定性存在一定的相关性。
在沉淀强化的铝合金中，微观结构的沉淀行为被认为是影响宏观性能的关键因素[[7,8]]。近年来的许多研究表明，沉淀物的类型[[9], [10], [11]]、形态[[11], [12], [13], [14], [15]]、体积分数[[16,17]]和空间分布[[18,19]]不仅决定了诸如强度和延展性等机械性能[[20,21]]，还会引起晶格和体积变化，进而影响尺寸稳定性[[22], [23], [24]]。Rodríguez-Veiga等人[[25]]利用膨胀测量法、透射电子显微镜（TEM）和第一性原理计算，定量评估了沉淀动力学、界面能和第二相颗粒对合金强度的影响。Cao等人[[5]]指出，由于沉淀物与基体之间的体积失配较大，沉淀物的生长和转变显著影响了尺寸变化率。然而，关于机械性能与尺寸稳定性之间直接关联的研究相对较少，尤其是从微观结构演变的角度进行研究的较少，尺寸稳定性的预测模型也尚未完善，这给需要同时控制这两种性能的精密应用带来了挑战。
在文献中，沉淀过程通常通过TEM[[26]]和差示扫描量热法（DSC）[[27]]进行研究，主要关注它们对机械性能的影响。相比之下，尺寸稳定性的研究则主要依靠膨胀测量法来分析铝合金中的沉淀行为[[28], [29], [30], [31]]。膨胀测量法能够测量与物理或化学变化相关的宏观长度变化[[32]]，并已被用于将尺寸变化（ΔL/L）与空位浓度[[33]]、位错密度[[34]]、界面结构[[35]]、沉淀热力学[[36]]以及整体沉淀行为[[29,37]]相关联。Brumbauer等人[[38]]指出，Al–Cu合金在时效过程中的相对长度变化既源于沉淀物与基体之间的体积失配，也源于过饱和固溶体中的溶质耗尽。尽管这些实验方法有效，但耗时较长。开发一个能够预测尺寸变化率的预测框架，并同时提供对机械性能演变的洞察，将极大地促进铝合金在精密、高可靠性应用中的设计和应用。
本研究探讨了Al-5.59Cu（重量百分比）合金的微观结构演变与尺寸稳定性和机械性能之间的关系，并讨论了尺寸稳定性与机械性能之间的相互关系。通过膨胀测量法监测尺寸变化率的演变，利用TEM和X射线衍射（XRD）表征微观结构的演变，包括沉淀物的形态、体积分数和基体晶格参数。同时评估了拉伸强度和屈服强度等机械性能，以了解它们随时效时间的变化情况。进一步进行热力学建模，以预测沉淀相的类型和体积分数。基于实验和模拟结果，建立了一个预测模型，将微观结构演变与尺寸变化进行定量关联。重要的是，本研究将沉淀对尺寸变化和机械性能的双重影响整合到一个统一的框架中。这些发现增强了人们对沉淀强化铝合金中微观结构-性能-尺寸响应关系的理解，并为设计具有更好尺寸稳定性和机械性能的合金提供了实际指导。
