Cu-Cr系合金因具有高强度与高导电性,而被广泛应用于电子电器、集成电路、轨道交通以及航空航天等众多领域。现代工业技术日益进步,对高强高导Cu-Cr合金的综合性能提出了更高要求,因此如何进一步改善Cu-Cr合金的强度与导电性能成为当前的研究热点内容。作为时效强化型合金,Cu-Cr系合金在时效过程中能够产生细小的Cr相粒子,从而提高合金的强度。Cr相粒子的形貌、结构、尺寸等特征因素直接影响到CuCr合金的强度。因此,探明Cu-Cr合金时效相变过程中Cr相粒子的演变规律,对高性能Cu-Cr系合金设计具有重要的指导意义。Cu-Cr合金在时效过程中析出的富Cr相粒子具有两种结构,即面心立方（fcc）结构与体心立方（bcc）结构。研究发现,Cu-Cr合金在时效初期形成fcc结构CuCr相,随时效时间的延长最终会转变为bcc结构。目前,CuCr相由fcc向bcc转变的临界条件及内在机制尚未明晰。此外,合金化元素在CuCr相中的分布位置对其相转变条件及相长大速率等具有重要影响,但合金化元素在CuCr相中的分布规律尚未有系统研究。针对上述研究问题,本文运用相似原子环境法建立了Cu-Cr和Cu-Cr-X析出相无序结构（bcc或fcc）模型,通过第一性原理计算得到了析出相结构的平均每原子能量、形成热和结合能,探明了Cu-Cr二元合金中CuCr相由面心立方（fcc）结构转变为体心立方（bcc）结构的临界成分条件,分析了第三组元合金化元素（X元素）在CuCrX相中分布特征对析出相结构稳定性的影响。最后,将第一性原理计算结果与试验结果进行对比,以验证计算结果的准确性。研究结果表明,在Cu-Cr二元合金中,fcc结构的CuCr原子团簇在时效初期形成,并逐渐转变为亚稳态的fcc结构CuCr相。随着时效时间的延长,fcc结构CuCr相中的Cr含量会逐渐增大。当CuCr相中Cr含量大于60 at.%时,bcc结构CuCr相的形成热和结合能低于fcc结构CuCr相,bcc结构CuCr相相比于fcc结构的更为稳定。因此,当fcc结构CuCr相中的Cr含量超过60 at.%,Cu-Cr合金中CuCr相会发生fcc结构至bcc结构的相转变。在Cu-Cr-X（X=Zr、Ag、In、Mg、Al、Sc、Ti、V、Mn、Fe、Co、Ni、Zn、Y、Nb、Mo、Sn、Hf、Ta、W）合金中,多数第三组元X元素在相中的分布位置对于fcc结构CuCrX相的形成热和结合能影响小,X元素应随机分布于fcc结构CuCrX相中。Sc、Fe、Co、Ni、Zr、Hf等6种元素在相中的位置分布对于相的形成热和结合能的影响较大,当他们位于相的结构外围时,相的形成热和结合能最低,因此他们应分布于fcc结构CuCrX析出相结构的外围。对于bcc结构CuCrX析出相,多数第三组元X元素在相中的分布位置对于bcc结构CuCrX相的形成热和结合能影响小,X元素应随机分布于bcc结构CuCrX相中。Mg、Sc、Fe、Zn、Zr、In、Nb等7种元素在在bcc结构CuCrX相中的位置分布对相的形成热和结合能的影响较大。当Mg、Sc、Fe、Zn、Zr、In位于bcc结构CuCrX相的结构芯部时,相的形成热和结合能最低,因此上述6种元素应分布于bcc结构CuCrX析出相结构的芯部;当Nb位于相的结构外部时,相的形成热和结合能最低,因此Nb元素应在bcc结构CuCrX析出相结构的外部偏聚。