2024铝合金为精密仪器仪表行业中广泛使用的材料，高精度的仪器仪表要求材料具有较高的尺寸稳定性，然而2024铝合金板材的尺寸稳定性各向异性问题并没有引起学术界与工程界的关注，也未见到相关研究报导，这将是高精度仪器仪表长期稳定性的隐患问题。因此对2024铝合金板材的尺寸稳定性研究具有较高的实际应用价值。本文采用透射电镜、电子背散射衍射、小变形抗力测试等多种手段对2024铝合金板材的微观组织及尺寸稳定性各向异性进行了研究，分析了不同稳定化处理工艺对合金微观组织及不同方向上小变形抗力和尺寸变化行为等的影响，并筛选出有利于各向同性化的稳定化处理工艺。研究了退火处理对其尺寸稳定性各向异性的影响。透射观察发现2024经退火处理后，合金中的微观组织存在大量大小不一、分布不均匀棒状未溶S相。小变形抗力测试结果表明，其小变形抗力各向异性指数σ_0.01^T.D/σ_0.01^R.D为0.95，接近1，说明退火处理可以消除板材小变形抗力的各向异性。尺寸变化实时检测结果表明，板材尺寸随循环次数增加而减小，其尺寸变化各向异性指数D值为1.68，说明在变温条件下，退火处理不能降低板材尺寸变化各向异性。研究了时效时间对其尺寸稳定性各向异性的影响。透射观察发现随着时效时间的延长，片层状S’相析出越来越充分，且析出具有方向性。小变形抗力测试表明，随时效时间的增加，σ_0.01^T.D/σ_0.01^R.D与1的差值增大(双级时效σ_0.01^T.D/σ_0.01^R.D为0.97，时效4h为0.92，时效10h为1.18)，小变形抗力各向同性化效果变差。尺寸变化实时检测表明，尺寸随循环次数增加而增大。此外，随着时效时间的延长，尺寸变化各向异性指数变大。其中，双级时效各向同性化效果最佳（D值为0.46），而时效10h各向同性化效果最差（D值为0.83）。将板材进行了TCC与A+TCC两类冷热循环处理，透射观察发现冷热循环工艺促进了合金的时效析出。小变形抗力测试结果表明，冷热循环工艺提高了板材的小变形抗力。小变形抗力各向同性化效果较佳的工艺为TCC（-196℃）、A+TCC（-196℃）(σ_0.01^T.D/σ_0.01^R.D值分别为1.16、1.07)。尺寸变化实时检测结果表明，板材尺寸随循环次数增加而减小。尺寸变化各向同性化效果较佳的工艺为TCC（-196℃）、A+TCC（-196℃）（D值分别为0.87、0.63）。根据对所有的处理工艺分析得出本文最优稳定化处理工艺为A+TCC（-196℃）。本文中板材尺寸稳定性各向异性的影响因素包括：析出相S’形态与分布以及残余应力松弛各向异性。析出相S’析出充分、尺寸大小相近以及各方向分布均匀可降低尺寸稳定性各向异性；残余应力松弛各向异性程度降低也可起到降低尺寸稳定性各向异性的作用。