高强高导铜合金.doc

近年来，熔体过热处理理论和工艺的发展为改善材料性能提供了一种全新的思路和方法。“熔体过热高强高导铜合金制备新工艺的研发” 是一项基于该技术的应用研究项目，在当前合金化及“固溶+时效”热处理工艺基础上，引入熔体过热处理新工艺进行高强高导型Cu-Cr-Zr系、高强中导型Cu-Ni-Si系等高强高导铜合金生产线的研制与开发。 制得的高性能铜合金在保持优异的导电性能的同时，具有高强度、高耐磨性以及良好塑性等多样综合性能，是一类具有优良物理和力学性能的功能材料。可广泛应用于国民经济的各个部门，重要的应用领域有：集成电路引线框架材料、高速电力机车架空导线、点接触头和焊接材料、发电机组、锅炉衬料等，市场前景广阔。 与国内外普遍采用的合金化及“固溶+时效”热处理制备工艺方法相比，本项目从熔体热历史角度出发，制备过程采用熔体过热工序改善合金熔体结构，并结合水冷连续铸造快速凝固，进一步提高铜合金的高强、高导等多样综合性能，其主要创新性如下： （1）开发了熔体过热制备高性能铜合金的新工艺，该工艺流程简单，投资低见效好。其优点主要有：①熔体过热处理增大Zr、Cr、Ni等在铜液中的饱和固溶度，可进一步提高合金元素固溶强化和沉淀强化效果。②熔体过热处理对合金的凝固组织和性能有着重要影响，经过过热处理组织变得更加均匀，晶粒大大细化，冶金质量和综合力学性能可得到不同程度的提高。③熔体过热处理的最大优点是在处理过程中不需要加入变质剂，从根本上防止添加剂元素混入铜合金是所产生的副作用，尤其是降低其导电性能。 （2）由于采用了快速水冷连续铸造，熔体的凝固是在极大过冷度下完成，从而使合金中固溶度较低的合金元素有效的保留下来，同时合金铸锭的组织较致密。由于结晶一直保持顺序结晶，具有明显的方向性，消除了缩孔、缩松等缺陷。由于合金铸锭较长，可根据加工车间工艺要求的需要，进行合理锯切，从而减少了切头、切尾的消耗。与铁模相比，该工艺生产效率高，劳动条件好。 部分项目内容现已通过小试阶段，小试制成的Cu-Cr系铜合金经过熔体过热处理后，与未处理前相比其抗拉强度提高近20%以上，导电性能IACS及塑性均有一定上升，其性能及性价比较国内外同类产品具有一定优势。该项目的成功实施将有效弥补我司在铜合金高端市场上的不足，开拓并掌握市场先机。 项目的国内外研究现状和发展趋势 为阐明项目背景和起源，其实际意义及创新点所在，有必要对其相关的研究现状及发展趋势做简要分析如下 ： （1）从我国铜合金产业的发展现状谈起 铜是与人类关系非常密切的有色金属，被广泛地应用于电气、轻工、机械制造、建筑工业、国防工业等领域，在我国有色金属材料的消费中仅次于铝。我国目前是铜材产量处于世界第一的国家，在世界铜加工行业中占有举足轻重的地位。近年来国民经济持续保持高速发展，特别是电子、通讯、钢铁、汽车和交通、建筑、家电等行业的迅速发展，为我国铜加工工业的发展提供了广阔的市场空间和机遇。但应清醒看到，目前机遇和挑战并存，仍存在一系列不利因素制约我国铜加工业的发展，如： 1．技术含量和产品档次都较低，低端产品产能大于需求，竞争十分激烈。 2．原材料价格上涨、电力供应短缺已成为制约我国铜加工业发展的重要外部条件，这一点在2010年以及更长远的时间内都不可能根本解决。 加上我国是铜资源匮乏国家、国外铜加工企业抢占中国市场等一系列不利因素，这些都要求我国进行产业结构调整和技术改造。要确保我国铜加工工业持续发展，今后需要在降低金属消耗和节省能源、提高铜加工材的综合成品率、建立创新体系，推进自主技术创新等方面不断努力。 此外，产品和新材料创新要与国内外市场需求紧密结合，我国铜加工业领域未来20年发展重点项目主要有：①无铅黄铜。②高纯无氧铜材料。③研究和产业化生产高强度高导电，工艺性能优良，成本低廉的铜合金系列。④ 高精引线框架铜带，超宽高精变压器带，插接元件锡青铜带材等。⑤发展超细、超薄、高效散热空调和制冷用管材，开展管材传热、耐蚀性能研究。⑥加强建筑用铜材研究与推广。⑦深入开展汽车用铜材研究，如同步器齿环合金研究。 这些产品的快速发展，对我国铜加工业具有深远的战略意义，它将推动我国铜加工业技术和装备水平再上一个新的台阶，使我国铜加工工业整体实力和国内外市场竞争能力大大加强，这是新形势下赋予我国铜加工业的新的重大发展机遇。谁能抓住这一机遇发展自己，成功将属于谁。 （2）高强高导铜合金的发展状况 铜及铜合金具有优良的导电性，在电工及电子行业占有重要的地位。但随着科技的发展，对导电材料的要求不再仅是其导电性这一单一性能，而是需要具有高强度、高导电性、高耐磨性等多样综合性能的高性能铜合金。例如，大规模集成电路的引线框架、各种点焊、滚焊机的电极、大型高速涡轮发电机的转子导线、触头材料、电动工具的换向器、大型电动机车的架空导线、高压开关簧