铜/铝复合导线因质量轻、导电性良好等优点,在航空航天领域有着广泛的应用前景。但传统的铜/铝复合导线采用纯铜和纯铝作为基体材料,强度较低、弹性较差而导致压接性能差,严重限制了复合线的应用范围。本课题在纯铜/纯铝复合线的基础上,开发出强度更高、弹性性能更好的Cu-Ni-Si/Al-Mg-Si复合导线。采用金相分析、扫描电镜、透射电镜、等方法对复合线的界面、微观组织以及断口进行观察;采用拉伸、反复弯曲、纳米压痕、电导率测试等方法测试复合线及界面的力学性能和导电性能,分析和解释了界面组织和性能的演变规律以及相互之间的内在关系。研究了退火工艺对不同线径的Cu-Ni-Si/Al-Mg-Si复合线性能的影响,(Φ0.5mm复合线在3500℃0.5h退火后获得最佳的综合性能,抗拉强度达到256.4MPa,伸长率为5.1%,导电率为52.1%IACS,反复弯曲测试后界面不会发生分层,与同规格Cu/Al复合线相比,抗拉强度提升超过100%。相比于Φ1mm复合线,复合线的综合力学性能略有下降,说明复合线直径越小,界面扩散形成的金属间化合物对复合线性能影响越大。当界面层较薄时,界面层起到"桥梁"的作用,连接两种合金并传递应力;当界面层变厚时,界面结合强度急剧降低,界面容易破裂分离。金属间化合物的硬度和弹性模量远高于基体材料,其中A14Cu9、A12Cu3、AlCu的硬度都在lOGPa以上,A12Cu的硬度略低,为7.36GPa,但都远高于Cu和A1的硬度(约2GPa)。Cu/Al、Cu-Ni-Si/Al-Mg-Si复合线的界面扩散层厚度随温度的升高和时间的延长而增大,当界面层总厚度大于2.5μm时,复合线的伸长率开始降低。由于AlCu相的硬度最高,拉伸时易产生应力集中,界面更易于在Al2Cu相和AlCu相之间或AlCu相内部发生开裂。用Cu-Ni-Si/Al-Mg-Si复合线来代替纯铜导线,通过调整线径,在载流量差别很小的情况下,单位长度重量降低约28%,如果继续进行成分设计和工艺优化,在相同载流量的情况下,单位长度重量预期可减轻40%。通过研究复合线在制备加工及退火过程中的界面特征,分析了复合线界面的结合机理,复合线界面的结合过程可以分为四个阶段:界面机械啮合阶段、界面原子互扩散阶段、金属间化合物形核阶段、金属间化合物扩散层长大阶段。研究不同扩散退火工艺对Cu/Al、Cu-Ni-Si/Al-Mg-Si复合导线的界面扩散层层厚度、金属间化合物种类的影响规律。Cu-Ni-Si/Al-Mg-Si复合导线在250℃退火,界面上生成了一种金属间化合物扩散层为A12Cu相;在300℃退火,生成了两种金属间化合物扩散层,分为AlCu相和A12Cu相;在350℃～450℃退火,生成了三种金属间化合物扩散层,分为Al4Cu9相、AlCu相和Al2Cu相;在500℃退火时,界面上生成四种金属间化合物,分别为Al4Cu9相、Al2Cu3相、AlCu相和Al2Cu相。Cu/Al界面与其唯一的不同是,在300℃退火时,Cu/Al界面生成了Al4Cu9相、AlCu相和Al2Cu相三种金属间化合物,这种现象是生长速率的不同导致的。因此合金元素基本不会影响界面上金属间化合物的种类。在相同的温度下,Cu原子在Al基体中的扩散速率要大于Al原子在Cu基体中的扩散速率,产生Kirkendall效应,导致Cu/Al界面上出现Kirkendall孔洞,Cu/Al间的扩散机制为空位机制。而在Cu-Ni-Si/Al-Mg-Si复合线中,Ni、Si元素向空位迁移,有效地填补了空位缺陷,阻碍了Kirkendall孔洞的产生。对Cu/Al、Cu-Ni-Si/Al-Mg-Si复合导线界面生成的金属间化合物进行动力学分析,得到了各扩散层在不同温度下的生长系数以及生长激活能,建立起复合材料界面的扩散动力学模型。通过对两种界面进行对比,分析了合金元素对铜铝界面扩散的影响。合金元素提高了铜基体的再结晶温度,与Cu/Al界面相比,晶界扩散很少,从而降低了Al向Cu中的扩散速率。在高温下,Cu/Al中Cu晶粒长大,晶界数量降低,Kirkendall孔洞产生的物理阻隔作用明显,而Cu-Ni-Si/Al-Mg-Si界面上Ni、Si元素填补了这种物理阻隔,使得界面扩散速率超过Cu/Al界面。研究冷拉拔对不同温度退火后界面的影响,脆而硬的金属间化合物在拉拔过程中难以变形,发生破碎,将产生应力集中导致Cu-Ni-Si层的开裂,由于金属间化合物的生成,伸长率不能准确地反映复合线的塑性加工性能。