摘要：介紹了高強高導銅合金的常見應用、及基本性能、強化方式與製備方法，同時對高強高導銅合金的發展趨勢進行了展望。
1.引言
作為最早應用在人類歷史上的金屬材料之一，也是至今應用最為廣泛的金屬材料之一，銅及銅合金由於具有較高的強度、優良的導電性能、導熱性能以及良好的耐蝕性能，被廣泛的應用於電工、電力、機械製造等重要工業部門。但隨著科學技術以及現代工業的發展，對銅及銅合金的綜合性能提出了更高的要求。大規模集成電路的引線框架、大型高速渦輪發電機的轉子導線、觸頭材料、各種點焊、滾焊機的電極、大型電動機車的架空導線、電動工具的換向器、高壓開關簧片、微波管以及宇航飛行器元器件等都要求材料在保持本身優良導電性能的同時，更具有較高的強度和硬度。熱交換環境中的零器件，比如電廠鍋爐內噴射式點火噴孔、氣割槍噴嘴、連鑄機結晶器內襯以及大推力火箭發動機燃燒室內襯等，不僅要求材料具有十分良好的電導率和熱導率，而且還要求材料具有足夠高的熱強度。因此，人們在不斷探索具有優良的綜合物理性能和力學性能的功能材料——高強高導銅合金。
國外發達國家自上世紀70年代開始，對高強高導電銅合金進行了大量的研究和開發工作，針對不同的用途開發了多個系列產品，並已商業化生產，其中美國、日本、德國等是主要的生產和出口國。
我國在高強高導電銅材料領域的研究起步較晚，許多研究工作仍處於試驗階段，大多數未形成產業化規模，使得我國高性能銅材料大部分依賴於進口。而我國是銅資源大國，擁有眾多的銅加工企業， 因此，對高性能銅材料進行研究開發，逐步建立擁有自主知識產權的材科體系，具有重要的戰略意義和現實意義。
2. 高強高導銅合金的應用
銅及銅合金具有多方面的、突出的優良性能。如：①高導電性、高導熱性；②抗磁性；③較高的機械性能和塑性；④較耐蝕性；⑤具有良好的合金化能力，合金化能提高溫度、韌性、耐磨性、彈性，且能保持高的導電性、導熱性；⑥抗菌性能、再生性能。
隨著科學技術的發展，對銅和銅合金的綜合性能提出了更高的要求。如何在保持純銅的一些優良性能的前提下，盡可能提高銅的強度，是材料科學研究的重要方向。
2.1 引線框架材料
引線框架是半導體元器件和集成電路封裝中的重要部件，它的作用是支撐芯片、實現芯片與外界電聯通和工作時的散熱。為保證電路的可靠性和耐久性，引線框架材料需要有較高的拉伸強度、良好的導電性、高的導熱性以及優良的延展性能等。目前，銅合金框架材料佔集成電路引線框架的80%以上，全球開發的銅合金引線框架材料主要有Cu-Fe-P、Cu-Cr-Zr、Cu-Ni-Si、Cu-Cr-Sn、 Cu-Ni-Sn等系列。
2.2 接觸線材料
接觸線是電氣化鐵路、工礦電機車等用滑接饋電線，其作用是通過與電機車手電弓滑板滑動摩擦直接接觸向電機車輸送電流，同時要承受懸掛張力、附加力、磨損消耗等，故接觸線材料需要有優良的導電性、較高的拉伸強度、良好的耐磨性和耐腐蝕性等。由於高強高導銅合金具有優秀的電學性能和力學性能，因此國內外廣泛使用銅合金作為接觸線材料。上海電科工材料有限公司吳婷通過粉末冶金法製備了銅基電接觸材料銅鎢碳化鎢/銅雙層產品，銅層平整，且厚度要求達到0.6mm，其生產製作的點接觸材料已經實現了生產化，並開始使用。
2.3電阻焊電極材料
電阻焊是將上、下兩個電極壓靠在被焊兩塊金屬板的兩側，短時間內通過強大的電流在兩塊板之間產生很高的接觸電阻熱，使兩塊金屬板進行高溫焊合，在汽車、家電、機械製造等焊接生產中佔有相當重要的地位。隨著現代工業生產中自動焊機、機械手的大量運用，焊接在高速、高節拍下完成，使電阻焊電極在高溫、高壓下頻繁的與工件接觸，要求電極材料具有高的強度、高的軟化點和高的導電性電。
3. 高强高導銅合金的强化方法
高強高導銅合金是一類具有優良的物理性能和力學性能的功能材料。其抗拉強度（600~800MPa）是純銅的2~10倍，導電率為純銅的50%~95%，一般高於80%IACS。高銅合金有著優良的物理和化學性能，較高的強度和良好的塑性，具有抗氧化、抗疲勞、抗蠕變、無氫脆、抗應力鬆弛、抗應力腐蝕等特點。研究開發高強高導銅合金面臨的主要問題就是銅合金的強度和導電率之間存在的相互對立的關係，很難彼此兼顧。不管採用哪種方式使銅合金強度得到提升以後，它的導電率必然會有某種程度的下降；同樣地，當提高了銅合金的導電率後，它的合金強度也必然會隨之下降。
因此，銅合金的強化的基本思路是在保持原有高導電率的基礎上盡可高的提高銅合金材料的強度。根據不同的應用環境的要求來選擇合適的強化方式，保證在盡可能在很小的範圍內降低合金的導電性能的同時最大限度的提高銅合金材料的強度，以此來解決銅合金強度和導電率之間之間的矛盾。
銅合金的強化方式可分為合金化法和復合材料法兩大類，通常包括有形變強化、固溶強化、彌散強化、時效強化、細晶強化和纖維複合強化等。目前已經開發出的高性能銅合金可分為兩大類高性能時效強化銅合金和高性能銅基複合材料。高性能銅基複合材料主要包括顆粒彌散強化銅基複合材料和纖維複合強化銅基複合材料。高性能時效強化銅合金有Cu-Zr系、Cu-Cr系、Cu-Cd系、Cu-Ni系、Cu-Fe系、Cu-Mg系Cu-Nb係等合金。
3.1 合金化法
合金化法是把低固溶度的合金元素加人銅中通過高溫固溶處理，溶質原子溶入銅基體，形成過飽和固溶體，從而達到降低導電率，提高強度的目的。再通過後續步驟中機械加工和時效處理，大量的合金元素析出沉澱相並且彌散分佈於銅基體中，合金導電率迅速提高，時效析出相起到強化的作用，使合金強度提高。
合金化法是製備傳統高強高導銅合金的方法，它通過固溶強化、沉澱強化、細晶強化、形變強化和過剩相強化等方式來達到強化銅基體的目的。
