“銅及銅合金專題”內(nèi)容簡(jiǎn)介

專題主持：李  周 教授, 宋克興 教授

    高端銅基材料是眾多新興產(chǎn)業(yè)發(fā)展不可或缺的關(guān)鍵材料，在高端制造、國(guó)家安全、重大工程中具有重要戰(zhàn)略地位，包括載人航天與探月工程、中國(guó)第二代衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)、核心電子器件、南海深水大型油氣田開(kāi)發(fā)及煤層氣開(kāi)發(fā)、極大規(guī)模集成電路制造、高速軌道交通弓網(wǎng)及電機(jī)系統(tǒng)、特高壓電器等。目前，我國(guó)銅材產(chǎn)量和消費(fèi)量均居世界首位，通用銅材的國(guó)內(nèi)滿足度達(dá)到96%，但用于高新技術(shù)領(lǐng)域和重大工程的各種高端銅基材料則嚴(yán)重依賴進(jìn)口。開(kāi)發(fā)高端銅基材料及其高效制備加工新技術(shù)對(duì)推動(dòng)我國(guó)戰(zhàn)略新興產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，促進(jìn)我國(guó)由“材料大國(guó)”向“材料強(qiáng)國(guó)”跨越起著重要的支撐作用。

    本期“銅及銅合金專題”論文在國(guó)家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃項(xiàng)目、國(guó)家自然科學(xué)基金杰青/重點(diǎn)項(xiàng)目等資助下，以高速軌道交通、航空航天、5G通訊和海洋工程等領(lǐng)域用高性能銅合金及其制備加工技術(shù)為研究對(duì)象，從多個(gè)側(cè)面反映了銅及銅合金的開(kāi)發(fā)、制備加工及表面處理技術(shù)的研究前沿和水平，可為促進(jìn)我國(guó)銅及銅合金加工業(yè)技術(shù)改進(jìn)和升級(jí)、提升自主創(chuàng)新能力、加快行業(yè)轉(zhuǎn)型、提高產(chǎn)品國(guó)際競(jìng)爭(zhēng)力提供理論和實(shí)驗(yàn)支撐。在未來(lái)的先進(jìn)銅合金材料產(chǎn)業(yè)發(fā)展征程中，促進(jìn)我國(guó)在先進(jìn)銅合金材料領(lǐng)域綠色、高端、智能發(fā)展，在產(chǎn)品性能提升、綠色制造、產(chǎn)業(yè)升級(jí)、集成創(chuàng)新等方面持續(xù)推進(jìn)，努力實(shí)現(xiàn)高水平科技自立自強(qiáng)。

    以下是“銅及銅合金專題”9篇論文的背景介紹。

    銅基絲線材制備和組織性能研究進(jìn)展(發(fā)表在2020年第12期)

    宋克興，周延軍，米緒軍，肖  柱，曹  軍，丁雨田，吳保安，封存利，李  周，陳鼎彪，呂長(zhǎng)春，胡  勇，丁  勇

    河南科技大學(xué)高性能銅合金關(guān)鍵技術(shù)創(chuàng)新團(tuán)隊(duì)形成于20世紀(jì)90年代初，30年來(lái)，專注于航空航天、國(guó)防軍工、超/特高壓電器、電子信息等重點(diǎn)領(lǐng)域用高性能銅合金及先進(jìn)制備加工技術(shù)開(kāi)發(fā)。該團(tuán)隊(duì)獲國(guó)家科技進(jìn)步二等獎(jiǎng)2項(xiàng)、省部級(jí)一等獎(jiǎng)10項(xiàng)，其中主持的“高強(qiáng)高導(dǎo)銅合金關(guān)鍵制備加工技術(shù)開(kāi)發(fā)及應(yīng)用”項(xiàng)目獲2017年度國(guó)家科技進(jìn)步二等獎(jiǎng)；授權(quán)發(fā)明專利65件，獲河南省專利獎(jiǎng)2項(xiàng)。論文“銅基絲線材制備和組織性能研究進(jìn)展”圍繞集成電路鍵合線、音視頻傳輸線纜、醫(yī)療器械有源線束以及各種電子元器件等領(lǐng)域用銅基絲線材，綜述了熱型水平連鑄、冷型豎引連鑄、超細(xì)超精連續(xù)拉拔、表面納米涂鍍等工藝特點(diǎn)，以及工藝參數(shù)對(duì)連鑄桿坯和微細(xì)絲線材組織和性能的影響規(guī)律。基于該方向研究成果，團(tuán)隊(duì)主持的“高性能銅基/銀基絲線材關(guān)鍵制備加工技術(shù)”項(xiàng)目獲2020年度河南省科學(xué)技術(shù)進(jìn)步一等獎(jiǎng)。

    Cu-Zn-Ni-Si仿金合金在人工海水和人工汗液中的腐蝕行為(發(fā)表在2021年第5期)

    于翔宇，盛曉菲，周  濤，于  倩，李  周，傅  悅

    下引連鑄Cu-Ag合金拉拔過(guò)程中組織與性能演變(發(fā)表在2021年第5期)

    朱學(xué)峰，肖  柱，宋克興，盛曉菲，戴  杰，蔣洪赟，周少?gòu)?qiáng)

    中南大學(xué)高性能銅合金材料研發(fā)團(tuán)隊(duì)是一支集理論研究、人才培養(yǎng)和技術(shù)創(chuàng)新為一體的科研團(tuán)隊(duì)，團(tuán)隊(duì)以國(guó)防工業(yè)、交通運(yùn)載、電子信息等所需銅合金材料為目標(biāo)，致力于合金設(shè)計(jì)和產(chǎn)業(yè)化核心技術(shù)的集成創(chuàng)新，形成了多項(xiàng)高性能銅合金制備與性能調(diào)控新技術(shù)，作為國(guó)內(nèi)唯一供貨單位提供的彌散銅確保了“神舟”系列飛船的成功發(fā)射與對(duì)接；超高強(qiáng)彈性銅合金大幅提高“北斗”系統(tǒng)相關(guān)器件壽命；銅鉻鋯合金成功應(yīng)用于大功率牽引電機(jī)及高鐵網(wǎng)線；電子封裝材料等廣泛應(yīng)用于國(guó)家重點(diǎn)發(fā)展領(lǐng)域。該團(tuán)隊(duì)為國(guó)內(nèi)規(guī)模化銅加工企業(yè)提供了百余項(xiàng)技術(shù)革新方案，實(shí)現(xiàn)多種高性能銅合金自主創(chuàng)新與進(jìn)口替代。近年來(lái)，編著銅合金專著5部，獲國(guó)家獎(jiǎng)2項(xiàng)、省部級(jí)獎(jiǎng)6項(xiàng)，轉(zhuǎn)化實(shí)施發(fā)明專利20余項(xiàng)。論文“Cu-Zn-Ni-Si仿金合金在人工海水和人工汗液中的腐蝕行為”設(shè)計(jì)了一種Cu-Zn-Ni-Sn仿金合金，研究了合金在不同介質(zhì)中的腐蝕行為，結(jié)果表明，合金在人工海水腐蝕中氧化膜兩側(cè)界面的傳質(zhì)過(guò)程是腐蝕反應(yīng)發(fā)生的決速步驟；在人工汗液中腐蝕中裂紋末端界面的固相擴(kuò)散決定了腐蝕反應(yīng)的速率。論文“下引連鑄Cu-Ag合金拉拔過(guò)程中組織與性能演變”針對(duì)傳統(tǒng)熔鑄法制備Cu-4%Ag合金線、絲材成分不均勻及拉拔過(guò)程中斷線問(wèn)題，采用下引連鑄及拉拔變形制備了合金線、絲材，研究了制備加工過(guò)程中組織及性能的而演變規(guī)律，為Cu-Ag合金線、絲材的短流程、高效率制備提供了思路。

    銅及銅合金表面處理技術(shù)進(jìn)展(發(fā)表在2021年第5期)

    高銘余，謝宏斌，方攸同，王宏濤，劉嘉斌

    浙江大學(xué)劉嘉斌團(tuán)隊(duì)一直致力于高性能銅合金的設(shè)計(jì)、制備、加工和應(yīng)用，提出了納米析出強(qiáng)化耦合析出凈化的高強(qiáng)高導(dǎo)銅合金設(shè)計(jì)思路，開(kāi)發(fā)了銅銀、銅鐵、銅鉻鋯等一系列高性能銅合金，研制的高強(qiáng)高導(dǎo)銅鉻鋯合金作為高速鐵路接觸網(wǎng)導(dǎo)線規(guī)模化應(yīng)用于京滬、大西等高鐵線路，獲得中國(guó)鐵道學(xué)會(huì)科學(xué)技術(shù)一等獎(jiǎng)和天津市科技進(jìn)步一等獎(jiǎng)，團(tuán)隊(duì)被評(píng)為浙江省高校高水平創(chuàng)新團(tuán)隊(duì)。論文“銅及銅合金表面處理技術(shù)進(jìn)展”綜述了幾種銅及銅合金表面處理技術(shù)的進(jìn)展，包括離子液體鍍技術(shù)、等離子噴涂技術(shù)、激光熔覆技術(shù)、激光合金化、激光表面淬火與重熔技術(shù)。以銅及銅合金為表面處理對(duì)象，通過(guò)表面處理補(bǔ)強(qiáng)銅材料耐蝕、耐磨等性能，拓寬其應(yīng)用范圍。圍繞銅及銅合金基體因高導(dǎo)熱、高反射率等特性帶來(lái)的表面處理難題，對(duì)銅及銅合金典型表面處理技術(shù)的特點(diǎn)與優(yōu)劣勢(shì)進(jìn)行對(duì)比與分析，展望了這些技術(shù)在銅及銅合金表面處理方向上的趨勢(shì)與潛力。

    穩(wěn)恒強(qiáng)磁場(chǎng)對(duì)Cu-15Ni-8Sn合金凝固組織、微觀偏析及顯微硬度的影響(發(fā)表在2021年第5期)

    沈  喆，任  朗，林中澤，朱家樂(lè)，鐘云波

    上海大學(xué)高性能結(jié)構(gòu)功能材料超常冶金與制備研究團(tuán)隊(duì)2020年由鐘云波教授牽頭成立，團(tuán)隊(duì)主要針對(duì)高性能銅合金、鋁合金、鎂合金、有色合金、工模具鋼、軸承鋼、特殊鋼、高熵合金等結(jié)構(gòu)/功能材料的冶金和制備過(guò)程，采用超高強(qiáng)磁場(chǎng)、多模式電磁場(chǎng)等超常手段，精準(zhǔn)調(diào)控冶金和材料制備過(guò)程熱力學(xué)和動(dòng)力學(xué)，實(shí)現(xiàn)結(jié)構(gòu)/功能材料的高潔凈、高純凈、超細(xì)化、高均質(zhì)、精細(xì)結(jié)構(gòu)化制備。該團(tuán)隊(duì)獲授權(quán)發(fā)明專利百余項(xiàng)，在Materials Today、Nature Communications、Acta Materilia、金屬學(xué)報(bào)等國(guó)內(nèi)外核心刊物上發(fā)表論文400余篇，承擔(dān)國(guó)家“十三五”重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃、國(guó)家自然科學(xué)基金重點(diǎn)/  面上項(xiàng)目、863項(xiàng)目、省部級(jí)及企業(yè)委托重點(diǎn)項(xiàng)目百余項(xiàng)。Cu-15Ni-8Sn合金具有很高的屈服強(qiáng)度、優(yōu)良的抗應(yīng)力松弛性能，是新一代高強(qiáng)彈性銅合金的代表。但在傳統(tǒng)凝固條件下Cu-15Ni-8Sn合金極易形成粗大的柱狀晶，柱狀晶還會(huì)有發(fā)達(dá)的樹(shù)枝晶，這將導(dǎo)致該合金凝固時(shí)存在嚴(yán)重的宏/微觀偏析，力學(xué)性能無(wú)法提高。論文“穩(wěn)恒強(qiáng)磁場(chǎng)對(duì)Cu-15Ni-8Sn合金凝固組織、微觀偏析及顯微硬度的影響”提出采用穩(wěn)恒強(qiáng)磁場(chǎng)手段，探討了不同磁感應(yīng)強(qiáng)度對(duì)Cu-15Ni-8Sn合金凝固組織、微觀偏析及顯微硬度的影響，研究表明強(qiáng)磁場(chǎng)的影響機(jī)制主要與磁場(chǎng)對(duì)合金凝固過(guò)程中Ni、Sn合金元素?cái)U(kuò)散有關(guān)。

    上引連鑄-連續(xù)擠壓技術(shù)制備Cu-Cr-Zr合金的組織與性能研究(發(fā)表在2021年第5期)

    張文婧，解浩峰，彭麗軍，黃國(guó)杰，楊  振，米緒軍，黃  略，汪禮敏

    有研工程技術(shù)研究院有限公司有色金屬材料制備加工國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室“先進(jìn)銅合金材料與制備加工技術(shù)”研究團(tuán)隊(duì)主要從事高強(qiáng)高導(dǎo)銅合金、高強(qiáng)高彈銅合金、熱管理材料及技術(shù)、高強(qiáng)耐蝕銅合金、高性能耐磨銅合金、特殊領(lǐng)域用銅合金材料、高性能銅基復(fù)合材料及其制備加工技術(shù)等方面的研究工作。近年來(lái)先后研究開(kāi)發(fā)了Cu-Fe-P系、Cu-Ni-Si系、Cu-Sn系、Cu-Cr-Zr系、Cu-Ni系、Cu-Be系、復(fù)雜黃銅/白銅體系、Cu-Zn-Al系、銅/金剛石熱沉、彌散強(qiáng)化銅、鉬銅、銅碳復(fù)合材料、銅基雙金屬材料等多種材料體系，擁有高性能銅合金鍍膜絲線材生產(chǎn)線、先進(jìn)熱管理材料中試生產(chǎn)線、粉末冶金銅基復(fù)合材料生產(chǎn)線，相關(guān)產(chǎn)品在電子、航空航天、半導(dǎo)體激光器、大功率電真空器件、汽車制造領(lǐng)域等領(lǐng)域獲得應(yīng)用。累計(jì)承擔(dān)各類國(guó)家級(jí)科研項(xiàng)目/課題80余項(xiàng)、省部級(jí)項(xiàng)目20余項(xiàng)，相關(guān)成果獲國(guó)家科技進(jìn)步二等獎(jiǎng)1項(xiàng)，省部級(jí)一等獎(jiǎng)6項(xiàng)、二等獎(jiǎng)7項(xiàng)、三等獎(jiǎng)4項(xiàng)，獲授權(quán)發(fā)明專利50余項(xiàng)，制定國(guó)家/行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)8項(xiàng)。該團(tuán)隊(duì)入選2019年國(guó)防科技創(chuàng)新團(tuán)隊(duì)。論文“上引連鑄?連續(xù)擠壓技術(shù)制備Cu-Cr-Zr合金的組織與性能研究”采用上引連鑄、連續(xù)擠壓技術(shù)制備 Cu-Cr-Zr 合金，系統(tǒng)研究該合金在短流程制備加工、時(shí)效處理過(guò)程中的微觀組織、力學(xué)/電學(xué)性能演變規(guī)律，為實(shí)現(xiàn) Cu-Cr-Zr 合金的短流程制備提供數(shù)據(jù)支持和理論依據(jù)。

    P元素添加對(duì)Cu-15Ni-8Sn合金干摩擦磨損性能的影響(發(fā)表在2021年第5期)

    郭誠(chéng)君，陳金水，汪  航，肖翔鵬，黃  浩，楊  斌

    江西理工大學(xué)銅基新材料及加工研究團(tuán)隊(duì)長(zhǎng)期致力于銅產(chǎn)業(yè)重大關(guān)鍵共性問(wèn)題開(kāi)展研究，在Cu-Cr系、Cu-Ni-Sn系、Cu-Ni-Mn系、Cu-Ni-Si 系及無(wú)鉛易切削黃銅等多種高性能銅合金體系開(kāi)展了大量的科研工作，部分合金已實(shí)現(xiàn)連續(xù)化穩(wěn)定生產(chǎn)。近年來(lái)，該團(tuán)隊(duì)研究重點(diǎn)瞄準(zhǔn)銅產(chǎn)業(yè)重大關(guān)鍵共性問(wèn)題，聯(lián)合銅企業(yè)開(kāi)發(fā)重點(diǎn)新產(chǎn)品12項(xiàng)、新技術(shù)10余項(xiàng)，其中超細(xì)銅線等3項(xiàng)成果鑒定為國(guó)際先進(jìn)；擁有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的真空連續(xù)熔煉鑄造制備技術(shù)，在鷹潭市實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)化，轉(zhuǎn)化金額達(dá)2750萬(wàn)元；獲國(guó)家發(fā)明專利50余項(xiàng)，省級(jí)獎(jiǎng)勵(lì)4項(xiàng)。論文“P元素添加對(duì)Cu-15Ni-8Sn合金干摩擦磨損性能的影響”主要針對(duì)高強(qiáng)高彈微合金化Cu-15Ni-8Sn合金的摩擦磨損功能特性進(jìn)行研究，結(jié)果表明，微合金化Cu-15Ni-8Sn-0.2P合金具有更優(yōu)的耐摩擦磨損性能，更有潛力應(yīng)用于耐磨軸承、軸瓦和軸套等領(lǐng)域。

    連鑄速度和軋制變形對(duì)HCCM立式連鑄鋁白銅棒材組織性能的影響(發(fā)表在2021年第6期)

    盧  強(qiáng)，趙  帆，雷  宇，劉新華

    北京科技大學(xué)銅合金研究團(tuán)隊(duì)長(zhǎng)期致力于高性能銅合金設(shè)計(jì)、制備、加工基礎(chǔ)理論與關(guān)鍵技術(shù)研究，提出和發(fā)展了基于材料基因工程的面向性能要求的銅合金設(shè)計(jì)方法，開(kāi)發(fā)出多種高強(qiáng)高導(dǎo)、高強(qiáng)高耐蝕銅合金材料；發(fā)明了變革性銅合金連鑄新技術(shù)和短流程高效生產(chǎn)成套工藝裝備，在多種銅合金管材、棒線材和板帶材工業(yè)生產(chǎn)中成功獲得應(yīng)用；獲國(guó)家發(fā)明專利10余項(xiàng)，國(guó)家科技進(jìn)步二等獎(jiǎng)1項(xiàng)、省部級(jí)一等獎(jiǎng)4項(xiàng)。論文“連鑄速度和軋制變形對(duì)HCCM立式連鑄鋁白銅棒材組織性能的影響”(發(fā)表在2021年第6期)主要以新型高強(qiáng)高耐蝕白銅合金管材為對(duì)象，針對(duì)傳統(tǒng)制備工藝流程長(zhǎng)、難加工、成本高等問(wèn)題，采用自主開(kāi)發(fā)的熱冷組合鑄型(HCCM)連鑄技術(shù)制備了高品質(zhì)鋁白銅鑄坯，再直接進(jìn)行大變形冷軋，實(shí)現(xiàn)了難加工高強(qiáng)鋁白銅的直接冷軋變形，累計(jì)變形量可達(dá)90%以上而不發(fā)生開(kāi)裂；論文重點(diǎn)研究了連鑄速度和軋制變形量對(duì)鋁白銅顯微組織及力學(xué)性能的影響規(guī)律，為高強(qiáng)高耐蝕鋁白銅管材的高效、短流程生產(chǎn)提供了重要理論基礎(chǔ)。

    Ni、Si元素對(duì)Cu-Fe合金顯微組織和力學(xué)性能的影響(發(fā)表在2021年第6期)

    岳世鵬，接金川，曲建平，李廷舉

    大連理工大學(xué)銅合金研究團(tuán)隊(duì)是遼寧省首批“興遼英才計(jì)劃”高水平創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)團(tuán)隊(duì)，由國(guó)家杰出青年基金獲得者、“長(zhǎng)江學(xué)者獎(jiǎng)勵(lì)計(jì)劃”特聘教授、國(guó)家萬(wàn)人計(jì)劃領(lǐng)軍人才、科技部中青年科技創(chuàng)新領(lǐng)軍人才、國(guó)家優(yōu)秀青年基金獲得者，“長(zhǎng)江學(xué)者獎(jiǎng)勵(lì)計(jì)劃”青年學(xué)者、教育部跨世紀(jì)和新世紀(jì)優(yōu)秀人才等組成。先后獲得國(guó)家技術(shù)發(fā)明二等獎(jiǎng)、教育部技術(shù)發(fā)明一等獎(jiǎng)、中國(guó)有色金屬工業(yè)科學(xué)技術(shù)獎(jiǎng)一等獎(jiǎng)、日內(nèi)瓦國(guó)際博覽會(huì)金獎(jiǎng)和中國(guó)專利優(yōu)秀獎(jiǎng)等10余項(xiàng)。論文“Ni、Si元素對(duì)Cu-Fe合金顯微組織和力學(xué)性能的影響”(發(fā)表在2021年第6期)報(bào)道了通過(guò)Ni和Si元素的添加來(lái)調(diào)控Cu-Fe合金組織及力學(xué)性能，使得Cu-20Fe合金中的α-Fe枝晶變的發(fā)達(dá)，γ-Fe和富銅析出相之間的界面能減小，其形貌由近球形轉(zhuǎn)變?yōu)榱⒎叫危砑雍辖鹪刂蠖嘟M元合金的屈服強(qiáng)度和塑性分別提高到304 MPa和16%。