高强高导铜合金的强化机理及发展现状

彭科1,吴安如2,郑华玮1（1. 湖南华菱涟源钢铁有限公司； 2. 湖南省风电装备与电能变换协同创新中心）

摘要： 高强高导铜合金因其良好的机械性能、出色的导电性和导热性能，广泛应用于机械制造、电子电气工程、交通运输、航空航天等工业领域。纯铜虽然具有出色的导电和导热特性，但其强度不足，难以满足工程部件对性能的要求，限制了其进一步应用和发展。因此，开发高强高导铜合金的主要目标是在确保高导电性的基础上，显著提升其强度。本文详细介绍了高强高导铜合金的三个发展阶段：第一阶段抗拉强度为400—500 MPa，电导率在80%IACS 以上；第二阶段抗拉强度高达450—600 MPa，电导率为60%—80%IACS；第三阶段抗拉强度超过600 MPa，同时电导率大于80%IACS。综述了高强高导铜合金的机理，对4 种强化方式（固溶强化、沉淀强化、细晶强化和形变强化）的原理进行了说明，对不同强化机理的强化效果及其微观层面进行了分析，阐述了当前典型高强高导Cu-Cr 系合金（Cu-Cr-Zr、Cu-Cr-Ag、Cu-Cr-Mg 和Cu-Cr-Ti）添加不同微量元素后系列合金的强化机理和研究进展。最后，对高强高导铜合金未来的发展趋势和研究方向进行了展望：借助机器学习、第一性原理计算以及热力学计算等手段进行理论指导开发多组元微合金化铜合金；深入研究析出相Cr 与Cu 基体的取向关系来提升Cu-Cr 系沉淀强化型铜合金的性能；此外，如何控制Cr 析出相的成核、生长和分布以最大限度地提高强度，亦是未来研究的关键方向。

关键词： 高强高导铜合金；强化机理；Cu-Cr 系合金；发展现状；固溶强化；沉淀强化；细晶强化；形变强化