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高强高导铜合金广泛应用于集成电路引线框架、高铁接触线、电阻点焊电极和电磁炮导轨等部件。目前,我国高强高导铜合金板材加工和生产中存在诸多问题,其中之一就是大尺寸铜合金板材无法满足高强度和高导电的要求,这直接关系到我国基础产业的发展。为了制备出高性能铜合金板材,本文提出通过纳米孪晶和纳米析出相共同作用的思路来平衡强度和电导率的关系。通过这种策略研发出适合制备高性能铜合金板材的工艺路线,并成功制备出屈服强度大于640 MPa和电导率～80%IACS的高性能铜合金板材,拓宽了高强高导铜合金制备的思路。本文围绕如何制备纳米孪晶和纳米析出相共存的组织及这种组织对性能的影响规律进行了一系列的探索和研究。纳米变形孪晶可以起到显著的强化作用,但是,通常孪晶束之间的间隔区和孪晶束内部等区域仅依靠位错之间的交互作用来阻碍位错运动,属于“薄弱”区域。纳米析出相的引入能填“漏”补“缺”,有效解决变形孪晶的“短板”问题。首先选用既能有效降低层错能、又能时效析出的合金元素;然后通过固溶处理将该元素以溶质原子的形式溶入铜基体;再通过低温(液氮温度)轧制抑制位错的交滑移和攀移,促进形成大量变形孪晶;最后通过时效处理使溶质原子析出,获得纳米孪晶和纳米析出相共存的组织。这种组织可以实现强度和导电性的协同优化。本文分为三个阶段进行微结构设计和性能优化,具体如下:首先,通过低温轧制Cu-0.3Zr合金证实了纳米孪晶与纳米析出相共同存在、共同强化策略的可行性。研究了低温轧制Cu-0.3Zr合金过程中组织演变和织构演变规律,并分析了变形孪晶的形成机理以及强度和电导率的影响因素。研究发现,添加Zr元素和降低轧制温度可以有效促进纳米变形孪晶的形成,且低温轧制促进Cu-0.3Zr合金的剪切带由铜型向黄铜型转变。剪切带附近的变形孪晶会发生分裂,形成细小的纳米晶粒。此外,低溫轧制也促进了Cu-0.3Zr合金的织构由铜型向黄铜型转变。变形孪晶束的存在是黄铜型织构形成的基础,而黄铜型剪切带的出现促进了黄铜型织构的进一步发展。时效过程中,纳米析出相附碍孪晶界的迁移,保证了变形孪晶的稳定存在。时效后,纳米析出相均匀分布在孪晶界、亚晶界、孪晶束内部和铜基体中,成功制备出纳米孪晶和纳米析出相共同存在的组织。具有这种组织的Cu-0.3Zr合金抗拉强度达到601 MPa,电导率达到81.40%IACS。与室温轧制Cu-0.3Zr合金相比,低温轧制Cu-0.3Zr合金抗拉强度提升12.5%,而电导率仅下降3.33%IACS。其次,从进一步降低层错能和提高孪晶形核驱动力两个方面出发,研究了可以促进形成更多变形孪晶的手段和途径。设计出层错能更低的析出强化型Cu-Cr-Zr-Hf合金,且开发的两步轧制-时效工艺有效提升了孪晶形核驱动力,从而获得了综合性能更优异的Cu-Cr-Zr-Hf合金。此外,研究了变形带细化机理和变形孪晶形成机理。研究发现,Hf元素能够有效降低Cu-Cr-Zr合金的层错能,Cu-0.4Cr-0.2Zr-0.2Hf合金经过室温轧制就能形成一定数量的变形孪晶。两步轧制-时效工艺可以提高Cu-Cr-Zr-Hf合金的孪晶形核驱动力,促进大量变形孪晶的形成。通过一系列两步轧制-时效工艺的优化研究,最优的工艺为低温轧制60%+中间时效(400℃ 120 min)+低温轧制30%+最终时效(450℃300 min)。通过该工艺制备出屈服强度644 MPa、抗拉强度684 MPa和电导率79.85%IACS的Cu-Cr-Zr-Hf合金。大量的纳米变形孪晶和细化的变形带是强度提升的主要原因。纳米析出相的存在会在后续轧制过程中阻碍位错运动,促进位错密度增加,导致局部流变应力增加。流变应力的增加一方面会细化变形带,另一方面会促进形成变形孪晶,当孪晶形核驱动力足够大时,就会在变形带内激发变形孪晶。最后,在实现高强度和高导电的基础上优化耐磨性能。研究了 Cr含量对Cu-Cr-Zr-Hf合金力学性能、导电性和摩擦磨损行为的影响,最终实现高强度、高导电和高耐磨的统一。研究发现,通过凝固形成的适量Cr颗粒可以有效改善Cu-Cr-Zr-Hf合金的摩擦磨损性能。当载荷为15 N和30 N或滑动速度为60 mm/s和120 mm/s时,Cr含量对Cu-Cr-Zr-Hf合金摩擦磨损性能的影响较小,体积磨损量都较低,在0.09～0.26 mm3之间。但当载荷为45 N或滑动速度为180 mm/s时,Cr含量对摩擦磨损性能有显著影响。Cr含量为1%时摩擦磨损性能最优,超过1%则摩擦磨损性能开始恶化。这主要是由于大尺寸Cr颗粒更易脱落,脱落的Cr颗粒加剧了磨粒磨损和疲劳磨损。亚微米的Cr颗粒可以有效改善Cu-Cr-Zr-Hf合金的摩擦磨损性能,纳米析出相Cr能有效提高Cu-Cr-Zr-Hf合金的力学性能。在亚微米的硬质Cr颗粒、纳米析出相Cr和变形孪晶等因素共同作用下,Cu-1Cr-0.2Zr-0.2Hf合金同时实现了高强度(屈服强度 655 MPa、抗拉强度 705 MPa)、高导电性(电导率79.00%IACS)和高耐磨性。