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中南大学|高性能铜基合金及其制备方法

成果类型：: 发明专利

发布时间: 2023-11-22 20:24:50

科技成果产业化落地方案
方案提交机构：“科创中国”湖南科技服务团| 李钊 | 2023-11-29 15:23:46
成果简介 技术亮点 应用前景 团队概括 产生的效益 转化方式
本成果为一系列铜基合金，包括高抗变色金色铜合金、高强高导Cu-Fe合金、铜锌合金以及合金化无氧铜合金的制备方法。铜合金制备过程主要包括熔铸、热冷轧、固溶淬火、冷精粗轧和成品退火等步骤，首次提出双熔体混合铸造技术，同时结合独特的组合形变热处理工艺，制备的铜基合金热、冷加工性能好，合金性能优异。
本成果制备的高抗变色金色铜合金金色度高，不含贵金属元素，成本较低，同时加入微量钴，大大提高合金抗脱锌腐蚀性能。通过首创的Cu-Fe合金短流程制备装备及工艺制备出的Cu-Fe合金，经过形变强化、细晶强化以及微米级/亚微米级/纳米级Fe相多尺度协同析出强化等共同作用，使Cu-Fe合金具有高强度、高导电性能。本成果提出一种合金化无氧铜的制备方法，有效解决了现有技术中无氧铜条在进行生产功率模块的热处理工艺时，随着热的输入，晶粒会急剧增大，从而在下一道接合工艺或是与其他零部件接合时发生各种故障问题，进而实现了即使850℃高温时，也可以抑制晶体颗粒增大。

铜基合金是一类重要的工程材料，具有良好的导电性、导热性、耐腐蚀性和机械性能。它们被广泛应用于电气电子、汽车制造、航空航天、船舶建造等领域。随着科技的发展和工业化的推进，铜基合金的应用前景非常广阔。

首先，在电气电子领域，铜基合金可以用于制造电缆、连接器、开关等关键部件，提高设备的传输效率和可靠性。此外，随着5G技术的普及和应用，对高速数据传输的需求不断增加，铜基合金在这一领域具有巨大的市场潜力。

其次，在汽车制造领域，铜基合金可以用于制造发动机零件、刹车系统和悬挂系统等关键部件，提高汽车的性能和安全性。随着电动汽车的兴起，对高性能和高导热性的材料需求不断增加，铜基合金有望成为电动汽车制造的重要选择。

中南大学冶金与环境学院赵中伟教授，新当选为中国工程院化工、冶金与材料工程学部院士。赵中伟是教育部“长江学者”特聘教授，获何梁何利基金科学与技术进步奖、全国“杰出专业技术人才”“全国先进科技工作者”“湖南光召科技奖”，获授全国“五一劳动奖章”，入选“百千万人才工程”国家级人选。从事战略稀有金属（钨、钼、锂）冶金的理论和工艺研究28年，提出并绘制了钨冶金的“赝三元相图法”平衡相图，建立了白钨矿碱浸出新理论；发明了难冶钨矿碱法冶炼提取新技术、低品位共伴生钨矿硫磷混酸协同清洁冶金新方法、钨酸盐溶液选择性沉淀法除钼新方法，解决了占我国钨资源78%的复杂难冶钨矿的高效利用难题，满足了高性能钨材对高品质钨产品的要求，为我国钨冶金居于世界领先地位做出了贡献；提出了电化学脱嵌法选择性盐湖提锂技术，为我国盐湖资源开发提供了重要支撑。获国家科技进步一等奖1项（排名1）、国家技术发明二等奖2项（排名1、4）、中国专利金奖1项（排名1）、中国有色金属工业科学技术一等奖2项（均排名1）。

2019年我国的铜材产量达到2017.2万吨，产量同比增加了17.59%，铜材产量大增的背后动力是逆周期调节力度加大，经济阶段性企稳，铜需求回暖。

作为一种技术性较强的铜材，我国目前生产的企业还相对较少，主要有博威合金，楚江新材，梦舟股份和众源新材，而随着新能源汽车行业的不断发展，这种高端需求将会逐渐提高，我国当前经常是通过从日本进口而来的铜板带材，日本高端板带供不应求。如铜镍硅系列、铜铬锆系列、铍铜、钛铜等。日本铜带（扣除黄铜带）产量从1991年的19万吨，增长到2018年的27万吨，占铜加工行业的比例从15%增长到33%。增量主要来自于：（1）半导体引线框架，蚀刻类型的；（2）汽车连接器；（3）低插入力回流镀锡工艺；（4）手机用锡青铜、科森合金、钛铜、铍铜。

本成果转化以技术开发为主，以技术咨询和技术服务为辅，专利授权可以考虑，技术转让暂不考虑。