随着微型机电体系的发展,微尺度导体材料在各个领域中应用的广泛性日益突出,其中以金属箔材和超细金属线材的加工和应用最为广泛。但是研究者在生产研究过程中发现,微尺度导体材料的力学和电学等综合性能都与宏观导体材料有着很大的区别,目前针对这些方面的研究内容不够完善,这在一定程度上制约了微尺度导体材料的发展。因此,研究导体材料在进入微尺度条件下综合性能的演变的机理研究很有必要。本文以纯铜线材和箔材为实验对象,调控样品的外部几何尺寸和晶粒尺寸,对其进行单向拉伸测试,对比主要力学特征参数的尺寸效应,如屈服强度、抗拉强度和伸长率等。对影响其导电率的微观缺陷进行量化,为获得铜导体材料强度和电学性能的协同提升提供数据支持和理论依据。屈服强度表现出“越小越强”的尺寸效应。在非均匀应变的应变梯度的影响机制下,外部几何尺寸小于70-100 μm的线材的屈服强度表现出随样品外部几何尺寸减小而上升的趋势。退火后超细铜线的取向主要是＜100＞和＜111＞取向的晶粒,随着样品外部几何尺寸的减小,＜100＞取向的晶粒逐渐减少,＜111＞逐渐增加,晶粒取向比例的改变导致Taylor统计值逐渐增加。当退火温度提高晶粒长大使截面上只有几个晶粒时,优势取向晶粒的长大使Taylor值随外部几何尺寸的减小明显提升。抗拉强度表现为“越小越弱”的尺寸效应。在晶粒尺寸处于相同水平时,抗拉强度与外部几何尺寸成正比,当外部几何尺寸增大到大于150-200μm后,继续增加外部几何尺寸不会增加抗拉强度。处在样品表面的晶粒容纳位错的能力较差,位错从样品表面逸出后形成滑移台阶,导致位错无法在晶粒内部积塞,利用表面层模型将表面层晶粒和内部晶粒分别纳入统计模型,可以较好地预测微尺度材料拉伸过程中流动应力的变化。微尺度铜导体的伸长率在外部几何尺寸一定时随晶粒尺寸的增大而降低;在晶粒尺寸相当时,伸长率与外部几何尺寸成正比,随外部几何尺寸增加,从单系滑移转变为多系滑移,导致流动应力随之提高,断口形貌从滑移断口转变为滑移-韧窝型断口。利用球体孔洞的增长模型,结合应变梯度理论的本构方程,分析了不同外部几何尺寸和微观尺寸下微尺度导体的孔洞长大率。利用晶粒塑性有限元模拟了外部几何尺寸变化和织构变化对多晶线材拉伸变形的影响规律。D/d为1时,表现为类似单晶的性质,强度升高。D/d大于1时,从内部晶粒开始出现应变,形成沿同一方向的滑移带,随着继续加载,滑移带开始在晶间扩展,在直径方向形成了贯穿的滑移带。随着D/d继续增大,多个方向滑移系开动,变形收到晶界的约束,形成交割的滑移带。随着D/d降低,表层晶粒增加,强度值下降,表层晶粒软化作用是引起尺寸效应的主要因素。采用控制变量的方法制备不同位错密度含量的单晶铜样品,电阻的数值与位错密度呈线性相关,根据斜率法测定剩余电阻对于位错密度的影响系数约为0.6780×10-25Ω·m3。通过热处理方法制备不同晶界比例的铜线样品,剩余电阻对于针对大角晶界和小角晶界影响系数分别为0.74× 10-15Ω·m2和1.87× 10-15Ω·m2。剩余电阻的主要来源是晶界贡献的电阻,其次是空位密度的影响,位错和表面散射对电阻的影响比较少,针对微米量级的微尺度铜导体,外部几何尺寸减小导致表面散射的电阻增加不明显。通过微尺度导体材料的开发,利用材料的尺寸效应可以实现综合性能的提升。