合金元素對鋁的另一種強化作用是通過熱處理實現的。但由于鋁沒有同素異構轉變,所以其熱處理相變與鋼不同。鋁合金的熱處理強化,主要是由于合金元素在鋁合金中有較大的固溶度,且隨溫度的降低而急劇減小。所以鋁合金經加熱到某一溫度淬火后,可以得到過飽和的鋁基固溶體。這種過飽和鋁基固溶體放置在室溫或加熱到某一溫度時,其強度和硬度隨時間的延長而增高,但塑性、韌性則降低,這個過程稱為時效。在室溫下進行的時效稱為自然時效,在加熱條件下進行的時效稱為人工時效。時效過程中使鋁合金的強度、硬度增高的現象稱為時效強化或時效硬化。其強化效果是依靠時效過程中所產生的時效硬化現象來實現的。
純鋁中加入合金元素,形成鋁基固溶體,造成晶格畸變,阻礙了位錯的運動,起到固溶強化的作用,可使其強度提高。根據合金化的一般規律,形成無限固溶體或高濃度的固溶體型合金時,不僅能獲得高的強度,而且還能獲得優良的塑性與良好的壓力加工性能。Al-Cu、Al-Mg、Al-Si、Al-Zn、Al-Mn等二元合金一般都能形成有限固溶體,并且均有較大的限溶解度(見表9-2),因此具有較大的固溶強化效果。