貴州大學(xué)研究團(tuán)隊(duì)在《Journal of Materials Science》發(fā)表成果，報(bào)道了一種新型Cu-Cr-Zn-Zr-Mg銅合金。該材料通過向傳統(tǒng)Cu-Cr-Zr基體中添加微量鋅和鎂，結(jié)合深冷軋制與峰值時(shí)效處理，成功突破了金屬強(qiáng)化機(jī)制通常會(huì)導(dǎo)致導(dǎo)電性下降的行業(yè)難題。

測(cè)試數(shù)據(jù)顯示，新合金硬度達(dá)到226.6 HV，抗拉強(qiáng)度為623.92 MPa，較同工藝處理的基準(zhǔn)合金分別提升9.2 HV和22.62 MPa。更為關(guān)鍵的是，其電導(dǎo)率仍保持在79.53% IACS（國際退火銅標(biāo)準(zhǔn)）。超過620 MPa的強(qiáng)度與接近純銅80%的導(dǎo)電率組合，使該材料在傳統(tǒng)強(qiáng)化方法難以企及的性能區(qū)間中脫穎而出，且僅依賴微量添加元素而非大幅改變基體成分。

研究揭示，鋅和鎂的核心作用在于降低廣義層錯(cuò)能（GSFE），促使塑性變形過程中形核并生長高密度的變形孿晶。添加微量元素細(xì)化了厚度僅數(shù)納米的納米孿晶，大量共格孿晶界能有效阻礙位錯(cuò)運(yùn)動(dòng)，同時(shí)對(duì)電子流動(dòng)的阻力極小，從而在強(qiáng)化基體的同時(shí)保留了優(yōu)異的導(dǎo)電通道。

在析出相調(diào)控方面，微量元素改善了時(shí)效過程中的鉻納米析出相分布均勻性，并延緩了面心立方向體心立方結(jié)構(gòu)的轉(zhuǎn)變，抑制了析出相粗化路徑。深冷軋制則抑制了動(dòng)態(tài)回復(fù)，促成高密度位錯(cuò)積累與晶粒細(xì)化。細(xì)晶區(qū)與粗晶區(qū)共存形成的異質(zhì)結(jié)構(gòu)在受力時(shí)產(chǎn)生內(nèi)應(yīng)力，引入異質(zhì)變形誘導(dǎo)（HDI）強(qiáng)化機(jī)制，使強(qiáng)度與延展性得以同步提升。

該合金的多機(jī)制協(xié)同強(qiáng)化策略可廣泛應(yīng)用于電阻焊電極、高速軌道交通、電動(dòng)汽車導(dǎo)體及聚變反應(yīng)堆第一壁等嚴(yán)苛工況。由于工藝基于常規(guī)固溶處理、深冷軋制與時(shí)效，可直接兼容現(xiàn)有生產(chǎn)線。研究指出，這種利用微量廉價(jià)元素調(diào)控多尺度微觀結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)思路，為打破均質(zhì)材料的性能權(quán)衡提供了可行路徑，有望滿足全球電氣化進(jìn)程中對(duì)于高強(qiáng)度導(dǎo)電材料的持續(xù)增長需求。

資料來源：bioengineer.org；原文發(fā)布日期：2026-10-18。本文為資料編譯。