铜及铜合金是最早被人类发现并使用的金属材料之一,是人们生产和生活中不可或缺的资源,在国民经济和国防建设中具有重要的应用价值。随着科学技术的不断进步,新兴产业的不断发展,对铜合金性能和产量的需求也越来越高。高强导电铜合金是指强度远高于纯铜,同时还具有优良导电性能的高性能铜合金。随着电子信息、轨道交通和国防军工等领域的飞速发展,高强导电铜合金作为重要的功能材料而被越来越广泛的使用,因此开发新型的高强导电铜合金材料具有重要的意义。高强导电铜合金的制备方法主要包括合金化法和复合材料法。即在铜基体中引入合金化元素或增强颗粒和纤维等,再通过控制合金凝固组织、变形和热处理等一系列手段,在保持铜合金导电性的同时,尽可能提高铜合金强度。本论文提出以镁元素提高铜合金的力学性能、以碲元素提高铜合金的抗电弧冲击能力的思想,设计出Cu-Mg-Te合金,并从稀土元素的微合金化角度出发,进一步改善Cu-Mg-Te合金的综合性能。论文从添加主元素的作用机理、稀土元素的微合金化、合金凝固组织的电磁场和超声场控制以及变形和热处理等几方面,分析各因素对Cu-Mg-Te合金组织和性能的影响。研究了镁、碲元素在铜合金中的作用机理及镁、碲元素含量对铜合金力学和导电性能的影响。镁元素在合金中主要起固溶强化的作用,通过实验对比分析,结果表明镁元素含量在0.2～0.7%时,铸态Cu-Mg-Te合金具有良好的力学和导电性能。碲元素对合金导电性和力学性能的影响不明显,但是利用碲元素与铜合金价电子结合能力强,熔沸点低的特点,可以提高合金的起弧电压,增强合金抗电弧烧蚀的能力。碲元素含量过高,会影响合金后续的变形处理,因此合理的碲元素含量应控制在0.1～0.4%之间。添加稀土钇、铈和硼等微合金化元素,利用其化学性质活泼,反应自由能低的特点,能够与铜合金熔液中的氧等有害杂质优先反应,同时增加合金熔液的异质形核,达到净化合金基体和细化合金组织的目的,进而改善Cu-Mg-Te合金的性能。当添加钇元素不超过0.06%、硼元素不超过0.03%时,合金的晶粒尺寸可以下降到150μm,合金的抗拉强度、伸长率、导电率等指标均有所提升。稀土铈元素对Cu-Mg-Te合金组织细化的效果十分明显。通过轧制变形和退火处理,进一步提高合金性能。铸态Cu-Mg-Te合金经过变形量为70%的热轧处理后,合金晶粒细化明显,平均晶粒尺寸下降到90μm,抗拉强度和伸长率都显著提升。再经过冷轧变形处理后Cu-Mg-Te合金呈纤维状组织结构,且随着冷轧变形量的增大,合金的抗拉强度逐步提高,但伸长率下降。当冷轧变形量达到90%时,Cu-0.52Mg-0.18Te-0.04Y合金的抗拉强度可达620MPa以上,导电率为55%IACS。退火处理会导致合金抗拉强度下降,但伸长率和导电率明显提高。通过合理控制退火处理的温度和时间,使合金处于回复阶段,能够使合金具有良好的综合性能。将Cu-0.52Mg-0.18Te-0.04Y合金经过70%热轧变形和90%冷轧变形后,在350℃退火1h,合金导电率接近60%,伸长率恢复到8%,抗拉强度达到560MPa。电磁场能够起到改善Cu-Mg-Te合金铸锭表面质量的效果。电磁连铸获得的Cu-Mg-Te合金内部组织致密,气孔、夹渣缺陷明显减少。电磁场使合金的等轴晶区范围扩大且晶粒细化明显,基本可以消除Cu-Mg-Te合金中Mg元素的偏聚,同时使Cu2Te相变得更加细小、均匀,并且降低合金中氧化物杂质的含量。与普通连铸锭相比,采用电磁连铸获得的Cu-Mg-Te合金的抗拉强度提高26.3%,伸长率提高13%。将电磁连铸锭直接进行变形量为70%的冷轧处理,合金抗拉强度达到480MPa,伸长率为14%。在Cu-Mg-Te合金凝固过程中施加功率超声振动,能够显著细化合金组织、改善元素分布。经过功率为300W,时间为120s的超声振动处理后,合金晶粒尺寸由厘米级减小到100μm左右,Mg、Te元素分布更加弥散均匀,并且有效减少合金内部的氧化夹渣、气孔和裂纹等缺陷。超声振动处理的Cu-Mg-Te-Y合金抗拉强度从151.3MPa提高到197.4MPa,伸长率由17%提高到24.7%。将经过超声处理后的Cu-0.38Mg-0.13Te-0.05Y合金直接进行变形量为70%的冷轧处理,合金抗拉强度达到465.8MPa,伸长率为17%,导电率62.6%IACS。研究结果表明,通过电磁连铸和功率超声振动处理工艺获得的Cu-Mg-Te合金都可以直接进行冷轧变形处理,其性能与普通连铸后进行热轧和冷轧两次轧制变形处理的Cu-Mg-Te合金基本一致。将电磁场和超声场应用到铜合金的实际生产中,可以简化生产工艺流程,控制产品成本。