Cu-Ti合金是替代铍铜合金的环保超高强高弹性导电铜合金之一,当前超高强度Cu-Ti合金延伸率普遍偏低,无法满足超薄、异型弹性元件的性能要求。超高强度、高塑性是高性能Cu-Ti合金实现商业应用的基础,而多相微纳异质结构设计是强度和塑性协同提升的有效途径。本课题通过微量V元素添加调控Cu-3.2Ti-0.2Fe合金的Laves相的体积分数和稳定性,阐明合金的连续析出和不连续析出行为,利用形变热处理构筑多相微纳异质结构,揭示合金变形机制和强塑性同步提升机理。研究V元素微合金化对Cu-3.2Ti-0.2Fe合金铸态、固溶态组织和物相影响规律。热力学计算表明V元素可明显提高Fe2Ti（Laves）相体积分数,第一性原理计算结果显示V原子替代六方结构Fe2Ti中Fe原子可降低形成能。Fe2Ti/Cu基体的非共格界面转变成（Fe,V）2Ti/Cu基体的共格界面,且适量V元素显著细化铸态组织,大幅减小固溶态合金再结晶晶粒尺寸。V元素添加显著影响Cu-3.2Ti-0.2Fe合金的析出行为。随V元素含量增加,时效态合金硬度明显提高,导电率略有降低,时效响应速率减慢。低温（≤450°C）时效过程中,V元素添加提高固溶态合金连续析出激活能,明显减小调幅分解波长,组织中出现以形核-长大方式形成FCC结构且与基体共格的富Ti相。合金随时间延长和温度提高发生过时效,V提高晶界比例的作用增加过时效前期不连续析出形核位置,导致不连续析出相体积分数增加。过时效后期,正交结构β-Cu4Ti相不连续析出被抑制,除V元素本身的抑制连续析出而推迟不连续析出进程外,还因V元素加入而引起的Laves相体积分数增加抑制不连续过程。利用V元素抑制时效析出和Laves相阻碍再结晶晶粒长大作用,通过热处理工艺设计构筑多相跨尺度异质结构。因Laves相分布不均匀导致再结晶动力学差异,通过短时退火（不完全退火）在Cu-3.2Ti-0.2Fe-x V合金形成尺寸显著差异的粗晶和细晶组织,并在晶界和晶内形成FCC结构亚微米Cu4Ti相,与Cu基体有良好共格关系（δ=2.4%）。经双级时效处理后,合金的抗拉强度和延伸率分别为976.8 MPa和18.8%,实测强度和理论计算强度的差值与由加载-卸载-再加载曲线计算得出异质变形诱导应力值与相近。半原位拉伸EBSD及Schmid因子计算表明,粗晶主要变形方式为滑移,当非同轴且在{110}呈对称的两滑移系Schmid因子相近时,则发生孪生变形,细晶主要变形方式为晶界滑移,而超细晶在变形过程中发生旋转协调变形。为进一步提高合金强度,终时效前经5%冷轧变形,合金的抗拉强度大于1000 MPa,延伸率大于10%。利用快速加热退火在合金中形成异质结构并探索其工业化生产可行性,合金抗拉强度达到995.1 MPa,延伸率为9.1%。快速加热退火使合金再结晶温度降至750°C以下,微观区域形变程度差异导致回复再结晶不均匀性。变形程度大区域发生明显再结晶形成等轴晶,而变形程度较小区域未发生明显再结晶,形成片状纳米晶和纳米孪晶。此外,快速加热退火缩短析出温度区间停留时间,大幅减少升温过程FCC结构Cu4Ti相析出。原位加热TEM结果表明,固溶冷轧合金加热时回复过程和FCC结构富Ti相析出同步进行,温度升高少数富Ti相发生粗化、Ti含量增加,最终形成FCC结构Cu4Ti相,温度升至750°C以上该相开始回溶。