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高強(qiáng)高導(dǎo)高彈銅合金

本團(tuán)隊(duì)基于電磁冶金領(lǐng)域二十余年的積累，掌握了銅合金領(lǐng)域最具挑戰(zhàn)性的銅鉻鋯合金的非真空熔煉-長尺寸大卷重電磁連鑄技術(shù)，開發(fā)出易偏析銅合金合金超細(xì)化與均質(zhì)化連鑄技術(shù)、高性能銅合金多模式定制磁場凈化技術(shù)等一系列具有自主知識產(chǎn)權(quán)的核心技術(shù)。一、項(xiàng)目分類關(guān)鍵核心技術(shù)突破、顯著效益成果轉(zhuǎn)化二、成果簡介本團(tuán)隊(duì)基于電磁冶金領(lǐng)域二十余年的積累，掌握了銅合金領(lǐng)域最具挑戰(zhàn)性的銅鉻鋯合金的非真空熔煉-長尺寸大卷重電磁連鑄技術(shù)，開發(fā)出易偏析銅合金合金超細(xì)化與均質(zhì)化連鑄技術(shù)、高性能銅合金多模式定制磁場凈化技術(shù)等一系列具有自主知識產(chǎn)權(quán)的核心技術(shù)。相關(guān)技術(shù)應(yīng)用于高強(qiáng)高導(dǎo)高彈銅合金領(lǐng)域如銅鉻鋯合金、銅鎳錫合金、銅鈦合金、銅碲合金及超高純無氧銅的規(guī)模化制備等都取得較好的效果。 1）銅鉻鋯非真空熔煉-電磁連鑄技術(shù) 由于鉻、鋯元素和氧的親和力較大，所以合金元素的燒損是銅鉻鋯合金的熔煉必須解決的問題。本項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)在銅合金熔煉，特別是銅鉻鋯合金的非真空熔煉方面，開展了近20年的研究，開發(fā)了一系列具有自主知識產(chǎn)權(quán)的非真空熔煉連鑄技術(shù)、成分穩(wěn)定控制技術(shù)、合金熔體潔凈化技術(shù)等，獲授權(quán)發(fā)明專利和實(shí)用新型專利近20項(xiàng)。本團(tuán)隊(duì)已在完成中試級表面光滑、內(nèi)部致密無裂紋、成分均勻的全等軸晶銅鉻鋯棒線材，鑄態(tài)宏觀晶粒度經(jīng)上海材料研究所測定為M-9.0級。此外，本團(tuán)隊(duì)從前期研究中，從塑形變形工藝和熱處理工藝角度，提出采用多道次連續(xù)擠壓及熱處理工藝優(yōu)化銅鉻鋯合金想性能的方法，并成功將銅鉻鋯棒材性能的抗拉強(qiáng)度提高到654MPa，斷后延伸率為13.5%，且電導(dǎo)率還能保持在79.3%IACS；這遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于2017年電車線用銅鉻鋯合金線材國家標(biāo)準(zhǔn)的性能要求：抗拉強(qiáng)度＞570MPa，塑性＞3%，電導(dǎo)率＞75%IACS。相關(guān)技術(shù)已與世界五百強(qiáng)新興際華集團(tuán)下屬新興發(fā)展集團(tuán)有限公司達(dá)成1800萬元專利轉(zhuǎn)讓。 2）高均質(zhì)超細(xì)晶電磁連鑄技術(shù) 傳統(tǒng)連鑄制備過程中多元銅合金如銅鉻鋯合金等常存在組織粗大、成分偏析等問題，這將會嚴(yán)重影響后續(xù)的材料加工過程，導(dǎo)致在后續(xù)的軋制，擠壓等工藝過程中很容易產(chǎn)生軋制裂紋等缺陷。本團(tuán)隊(duì)開發(fā)的電磁場連鑄過程易偏析合金超細(xì)化與均質(zhì)化調(diào)控技術(shù)，能在連鑄過程中，充分?jǐn)嚢枞垠w，均勻化凝固前沿溫度，實(shí)現(xiàn)易偏析合金的超細(xì)化與均質(zhì)化。該技術(shù)已被應(yīng)用于銅鎳錫合金的連鑄中，實(shí)現(xiàn)了該合金連鑄制備的超細(xì)化和均質(zhì)化，所制備全等軸晶銅鎳錫合金鑄態(tài)組織宏觀晶粒度達(dá)到M-10.0級。目前該技術(shù)已實(shí)現(xiàn)中試級百米長度的連續(xù)電磁鑄造，且已與寧波博威、上海中船重工711研究所、銅陵金威、溫州元鼎等開展合作。進(jìn)一步將該技術(shù)推廣于銅碲、銅鐵、銅鈦的連鑄，均取得了極為優(yōu)異的細(xì)晶、表面光潔、成分均勻的連鑄效果。 3）超高純無氧銅電磁連鑄技術(shù) 金屬材料純凈度是提高其力學(xué)和電學(xué)等綜合性能的關(guān)鍵因素，是制備高品質(zhì)金屬材料的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。高端金屬材料中夾雜物和氣泡對材料性能影響巨大，許多高端金屬材料的開發(fā)都取決于這類缺陷的控制水平。本團(tuán)隊(duì)參與開發(fā)的金屬連鑄多模式定制磁場凈化技術(shù)，已成功應(yīng)用于高純高導(dǎo)無氧銅材料的制備，可將銅中氧含量中降低3ppm以下，達(dá)到目前世界無氧銅的最高標(biāo)準(zhǔn)——美國ASTM≤3ppm。與此同時，該高純無氧銅的電導(dǎo)率高達(dá)100.1%IACS，目前已全面取代進(jìn)口并用于我國蘭州重離子加速器、散裂中子源大科學(xué)裝置、美國Michigan大學(xué)FRIB裝置等重大科學(xué)裝置建設(shè)。該項(xiàng)技術(shù)已獲得2015年度上海市技術(shù)發(fā)明一等獎，2015年度教育部自然科學(xué)二等獎，2015年度教育部技術(shù)進(jìn)步二等獎等獎項(xiàng)。目前該技術(shù)已與福建紫金銅業(yè)、上海上大眾鑫科技發(fā)展有限公司、寧波興業(yè)、寧波金田等開展深入合作。

上海大學(xué) 2022-08-16

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