铜及其合金是生产生活中最为常见和最为重要的金属材料之一,具备优良的导电性能、加工性能以及耐腐蚀性能等,在诸多领域得到广泛应用。然而,由于纯Cu的强度低(230-300MPa),限制了其在现代工业中的应用范围。有多种强化方式可以提高铜合金强度,但这些方式往往是以牺牲合金导电率为代价的。如何解决铜合金强度与导电性之间的矛盾,在保持纯铜优良导电性能的前提下,尽可能提高其强度一直是材料科学领域研究的重要内容之一。为了获得高导电性和高强度兼备的铜合金,人们在二元合金的基础上,通过设计合金成分,进行多组元微合金化,成为铜合金研发的一个重要发展方向。但是,对铜合金进行多组元微合金化的时候,如何在多元体系中实现对合金结构的控制,是需要解决的问题。例如,许多元素难以在Cu中固溶,合金化往往导致固溶体失稳,因此难以精确控制组织结构和导电性能。探索Cu合金中成分-结构-性能之间的联系,建立成熟的成分设计理论,具有重要意义。运用团簇加连接原子结构模型,针对Cu中难溶元素Mo的合金化难题,借助于添加同时与Cu和Mo固溶的Ni元素,建立了Cu-Ni-Mo稳定固溶体结构模型和相应成分式,即以Mo原子为中心、Ni原子为第一近邻的[Mo1Ni12]立方八面体原子团簇分散到Cu基体中。设计并制备了成分式为[Moy/y+12Ni12/y+12]xCu100-x的合金体系,合金微结构及性能分析表明：Mo/Ni为1/12的合金,Mo和Ni元素形成[Mo1Ni12]团簇,完全固溶在基体中,随着合金化元素含量x增大,合金的晶格常数线性减小,电阻率线性增大。改变Mo/Ni,当y≤1时,Mo和Ni全部固溶在基体中,合金为固溶体结构；当y>1时,合金中有Mo单质弥散析出。据此提出了电阻率p在富Cu区间(≥95at.%)的经验公式：ρ=1.80+1.21xNi+1.08xc+0.086xMo,式中变量分别为固溶态Ni、[Mo1Ni12]团簇和析出态Mo的原子百分比含量。本工作证实,利用团簇模型设计合金成分,可以在很大的成分范围内将难溶元素Mo添加到Cu合金中,得到固溶体结构或均匀弥散的析出相,并且通过合金成分设计和调整即可实现对合金微结构及性能的有效控制。