Cu-Ni-Si系是一种沉淀强化型合金,由于其具有高强度、高弹性、较好的导电性能及良好的抗应力松弛性能,可广泛地用于制造仪器、仪表和电器中的各种弹性元器件,是人们期待的能替代高弹性铍青铜的新型铜基弹性材料。而Cu-Ni-Co-Si合金是美国Olin公司在Cu-Ni-Si系合金的基础上研究开发的,合金具有更高的强度、导电率以及抗应力松弛性能。本文在国家“863”高技术发展计划项目—高速轨道交通用铜合金导线的关键技术研究和北京市科技项目—新一代高性能铜合金材料及制备与加工技术研究的资助下,成功设计和制备了新型高性能Cu-Ni-Co-Si合金,并采用热力学计算、硬度和导电率测试方法、室温拉伸试验、X射线衍射分析技术(XRD)、显微金相(OM)扫描电子显微镜(SEM)、透射电子显微镜(TEM、HREM)、应力松弛性能测试等材料研究方法系统研究了合金的组织和性能及其与Ni／Co的关系,确定了合金强化机理以及添加Co元素对合金性能的影响规律及机理,得到以下结论：(1)在Cu-Ni-Co-Si合金中,利用CALPHAD方法,通过Pandat热力学软件中的铜合金数据进行计算,随着Co含量的增加,其Ni2Si相质量分数相应减少,Co2Si相质量分数相应增加,至Co含量1.2Wt.%时,两相有交点。(2) Cu-Ni-Si系合金在500℃时效处理时,其组织演变为溶质富集区引起的调幅分解一形成有序相一析出Ni2Si相,而用Co替代部分Ni之后,由于Co抑制了调幅分解形成所需的空位移动和促进(Ni, Co)2Si相的析出,其时效组织直接是析出(Ni, Co)2Si相。(3)用Co替代部分Ni的Cu-Ni-Co-Si合金时效析出组织与Cu-Ni-Si系合金中时效析出Ni2Si相有相同的结构及形貌,与Cu基体的位向关系也相同,即：[001]cu//[110]P,(010)cu//(001)P;[U2]cu//[324]P,(110)cu//(21l)p。(4)研究了S2合金中(Ni, Co)2Si相共格、半共格关系并理论计算了共格失配的临界半径,其值为10.3nm。实际在450～550℃时效时观察到的(Ni, Co)2Si相共格与半共格相的共存半径为12～25nm,超过25nm的析出相基本为半共格相。(5)通过透射电子显微镜、图像分析和统计分析等手段,分析了S2合金时效析出相的粗化行为以及分布规律。结果表明：在500℃时效时,S2合金中圆片状析出相粗化行为及其尺寸分布与LSW理论模型较好地符合,析出相的平均半径与t1／3成线性关系,说明其析出相的粗化长大过程受扩散控制。(6)采用导电率法对Cu-Ni-Co-Si合金的时效析出动力学进行分析,并得出相应的时效动力学方程,其反映的时效动力学理论曲线与实验曲线基本吻合,较好地冷释了合金的时效动力学过程。(7)固溶合金时效前加以冷变形可加速时效初期第二相析出,导电率得以快速上升。经过冷轧-时效后,沿位错分布着许多细小的析出相,使位错在时效过程中运动困难,使硬度在时效过程中快速提高。并且，位错被析出相所钉扎,减缓了回复再结晶过程。(8) Cu-Ni-Co-Si合金松弛分为两个阶段,第一阶段应力松弛速率较大,处于松弛加速阶段,由于在应力松弛的初期阶段,可动位错数量很多,位错移动的阻力比较小,位错移动的驱动力比较大,所以在应力松弛的第一阶段应力松弛率较大；第二阶段,应力松弛速率较小,处于缓慢松弛阶段,这一阶段位错与杂质原子以及位错与第二相粒子发生交互作用,使位错增殖,并出现交滑移。在微塑变区,位错会产生重排和塞积,导致应力集中,应力分布不均匀,在高应力作用下位错的滑移运动引起松弛。(9) Cu-Ni-Co-Si合金的松弛量比Cu-Ni-Si合金小,一方面因为Co在Cu中的固溶度较小而易于与空位结合,从而抑制了调幅分解形成所需的空位移动,致使含Co元素的Cu-Ni-Co-Si铜合金空位大量减少,抑制了可动位错的滑移；另一方面，促进了基体中析出相的析出,析出相弥散均匀的分布在合金基体中,在发生应力松弛过程中移动的可动位错在遇到弥散分布的第二相之后,会被第二相所钉扎。这时可动位错会在第二相周围形成稳定的ConttroH气团,位错团会阻碍可动位错的运动,从而提高松弛稳定性,减小应力松弛量。(10)设计和优化半连续铸造工艺及在线固溶技术和固溶装置,使得半连续铸造生产高强高弹等优良综合性能的沉淀强化型Cu-Ni-Si合金板带材成为可能。