纳米孪晶金属材料具有高的硬度、强度,优异的导电性和热稳定性等,在过去的二十年成为材料领域的研究热点。时效强化是金属材料中一种常用的强化方法,通常应用于Al合金、Cu合金、Mg合金和Ni合金等一系列时效强化型合金材料。目前对于纳米孪晶材料的研究主要集中于单相金属材料,关于时效强化合金中纳米结构强化和时效强化所产生的复合强化的研究仍十分有限,因此如何在时效强化合金中实现纳米结构强化与时效强化的复合强化亟待研究。本工作使用固溶态CuCrZr合金,通过动态塑性变形制备了由纳米孪晶和纳米晶组成的纳米结构,并利用随后的时效处理,实现了纳米结构强化和时效强化的复合强化,研究了纳米结构中析出物对纳米结构热稳定性的影响,并分析了实现纳米结构强化和时效强化复合强化的机理,主要研究结果如下:1.通过液氮温度下动态塑性变形制备了固溶态的纳米孪晶CuCrZr合金。其微观结构主要由平均短轴尺寸为～39 nm的纳米晶和呈束状分布的孪晶/基体平均层片厚度为～20 nm的纳米孪晶,以及少量的位错结构组成。其中纳米晶体积分数～62%,纳米孪晶体积分数～23%,位错结构体积分数～15%。固溶态纳米孪晶CuCrZr合金在400℃时效处理3小时后,大部分纳米结构仍然存在,大量纳米尺度析出物在晶界上析出,获得的时效强化纳米孪晶CuCrZr合金抗拉强度为～832 MPa,导电率为～71.2%IACS,其强度-导电率匹配明显优于文献报道中其它结构的性能。时效强化纳米孪晶结构为制备高强高导CuCrZr合金以及高强度时效强化型合金材料提供了新的途径,同时对进一步提高纳米结构材料的强度也具有重大意义。2.通过液氮温度动态塑性变形分别在纯Cu、预时效态和固溶态CuCrZr合金中获得了主要由纳米孪晶、纳米晶组成的三组纳米混合结构。其中纳米晶为具有较大长短轴比的层片状晶粒,三种纳米混合结构中纳米晶的短轴尺寸依次为～79nm、～75 nm和～64nm,位错密度都在1015量级。时效态纳米结构CuCrZr合金析出物分布在晶界上,平均尺寸～1 nm;预时效态纳米结构CuCrZr合金析出物均匀分布在晶粒内部,平均尺寸～5.5 nm。在不同温度下对纳米结构Cu、预时效态和时效态纳米结构CuCrZr合金进行退火处理,发现纳米结构Cu在80℃时出现再结晶,预时效态纳米结构CuCrZr合金的晶粒长大温度为250℃,时效态纳米结构CuCrZr合金具有最高的热稳定性,在400℃时纳米结构仍保持稳定。时效态纳米结构CuCrZr合金中析出物特殊的分布方式极大地提高了析出物的有效利用率和钉扎力,进而提高了纳米结构的热稳定性。调控析出物的分布为制备具有优异热稳定性纳米结构材料提供了新途径。3.通过对固溶态粗晶CuCrZr合金进行室温下的动态塑性变形处理,制备了平均短轴尺寸为～266nm的超细晶结构;液氮温度下的动态塑性变形处理,制备了主要由纳米孪晶和纳米晶组成的纳米混合结构,其中孪晶/基体平均层片厚度为～20 nm,纳米晶平均短轴尺寸～39 nm。粗晶、超细晶和纳米混合结构的固溶态合金经适当的时效处理获得了析出物体积分数相当的粗晶、超细晶和纳米混合结构的峰时效态合金。其中时效态粗晶合金析出物均匀分布在晶粒内部,析出物平均尺寸为～3.7 nm;时效态超细晶合金大部分析出物分布在晶粒内部,平均尺寸为～2.6 nm;时效态纳米混合结构合金析出物分布在纳米孪晶和纳米晶的界面上,平均尺寸为～3.3 nm。这些峰时效合金的析出物与基体为共格关系。不同结构尺度的时效态合金时效强化大小不同,时效态粗晶、超细晶和纳米结构合金的时效强化依次为～190 MPa、～87 MPa和～246 MPa。超细晶合金细晶强化叠加析出物时效强化,其抗拉强度提高了～87 MPa,明显小于粗晶合金的时效强化大小。这主要是由于析出物与晶粒内部的位错都是通过阻碍位错运动强化材料,但由于晶粒内大量的析出物与位错位置重合,使析出物的时效强化与晶粒内的位错强化发生无效叠加,从而减弱了超细晶的时效强化。时效态纳米结构合金去除退火导致的变形结构软化,析出物时效强化达到了～246 MPa,明显高于粗晶结构的时效强化。其原因一方面是由于纳米结构中析出物主要分布在晶界上,从而避免了析出物时效强化与晶粒内位错强化发生无效叠加。另一方面析出物特殊的排布方式减小了析出物间距,提高了位错绕过析出物所需要的力,从而在纳米结构中获得了比粗晶结构更加显著的时效强化。本工作中研究了纳米结构强化和时效强化高强高导CuCrZr合金的制备,提高其热稳定性的有效方法,以及粗晶、超细晶和纳米结构材料的时效强化特征,并指出了纳米结构时效强化相比于粗晶明显增强的原因,这项工作为制备高热稳定性的高强、高导材料,实现纳米结构强化和时效强化的有效复合强化提供了理论基础,并对开发超高强度的纳米金属材料具有重大意义。