随着我国对电力需求的持续增长以及电能传输要求的不断提高，铝、铜导线已成为电力传输和先进电工领域的关键基础材料。其中，导电率决定电能传输效率，而强度则关系到导线长期服役的安全可靠性。然而，传统强化手段通常依赖引入微观组织缺陷来阻碍位错运动提升强度，但这些缺陷又会散射电子降低导电率，导致强度与导电率难以同步提升。如何突破强度—导电率制约关系，是高强高导金属导线领域长期面临的核心难题。

针对这一难题，中国科学院金属研究所沈阳材料科学国家研究中心材料疲劳与断裂研究部张哲峰研究团队系统总结了高强高导铝、铜导线的组织设计策略，明确指出：实现高强度与高导电率协同突破，关键在于合理的组织设计。该工作阐明了高强高导协同提升的原创微观机制，并提出了四类核心设计原则（图1）。1）细长晶粒：沿轴向延伸的细长晶粒能够在径向细化晶粒、增强晶界强化作用的同时，减少垂直于电流方向的晶界数量，从而降低电子散射，实现强度与导电率的同步改善；2）强<111>织构：对于面心立方金属，<111>取向具有较低的Schmid因子，有利于提高屈服强度，而织构调控主要改变晶粒取向，并不额外引入显著缺陷散射中心，因此能够在保持高导电率的同时提升强度；3）纳米析出相：纳米析出相可阻碍位错运动并提供析出强化，同时析出过程能够降低基体中的固溶原子含量，减弱固溶原子对电子的散射作用，实现强化与基体净化的协同，并根据Orowan方程、Nordheim定则和Gibbs-Thomson方程，可确定高强-高导所需的最优析出相尺寸；4）低固溶度合金化：选择在基体中固溶度低、且能够形成纳米析出相的合金元素，可在保持基体高导电率的基础上提供析出强化潜力，为高强高导导线设计提供成分基础。

在上述设计原则的指导下，团队进一步建立了晶界和析出相影响强度与导电率的定量关系模型（图2），使高强高导导线设计由经验调控逐步走向可计算、可预测的发展路径，据此设计制备出系列突破现有强度-导电率关系的新型导线体系（图3），包括纯铝导线、纯铜导线、Al-Mg-Si合金导线及Al-Fe合金导线等。

该项工作系统形成了从设计原则、定量模型、制备工艺到性能优化的高强高导金属导线设计框架，为未来更高性能金属导线的开发提供了理论参考（图4）。相关成果近期以“Design strategies for high-strength and high-conductivity copper and aluminum alloy wires”为题发表于综述期刊《International Materials Reviews》。金属所侯嘉鹏博士为论文第一作者，张哲峰研究员为论文通讯作者。

该研究工作得到国家自然科学基金创新研究群体项目（52321001）、重点项目（52130002）及面上项目（52571160）资助。

论文检索链接：https://webofscience.clarivate.cn/wos/alldb/full-record/WOS:001764809200001

图1 高强高导铝/铜导线组织设计原则示意图

图2 高强高导导线关键组织参数与强度-导电率关系的定量模型

图3 基于组织设计原则获得的铝及铝合金导线强度-导电率性能对比

图4 高强高导金属导线系统总结示意图