连续铸造高强高导铜合金的凝固组织控制与性能研究

高强高导耐磨铜合金是电力、铁路运输、电子、航空、航天、能源等行业的关键材料，围绕材料的设计、相结构与性能的深入研究，有利于完善铜合金材料的基础研究体系，为该类合金的应用提供理论基础支撑。本项目选择在组织结构和应用领域均具有代表性的Cu－Cr－M系（M=Zr、Mo、Nb、Y、Gd等）多元微合金为研究对象，以Cu-Cr微合金为基础、研究在连铸条件下多元合金的相结构、相变热力学及凝固过程动力学，探索有关多元系中的相结构与相关系，研究多因素共同作用下合金的相结构、尺寸与空间分布情况、新合金相的形成机理和连铸条件下的凝固过程组织演变规律，以及晶粒生长，组织控制等；通过合金组织形态与其力学、摩擦磨损性能和电接触性能的关系研究，为解决高强度高耐磨性与高导电、高导热性之间的矛盾，提供合金设计、加工的一些理论依据。

高强高导耐磨铜合金是电力、铁路运输、电子、航空、航天、能源等行业的关键材料，围绕材料的设计、相结构与性能的深入研究，有利于完善铜合金材料的基础研究体系，为该类合金的应用提供理论基础支撑。本项目选择在组织结构和应用领域均具有代表性的Cu-Cr-M 系（M=Zr、Mo、Y、Ag等）多元微合金为研究对象，以Cu-Cr 微合金为基础、研究在连铸条件下多元合金的相结构、相变热力学及凝固过程动力学，探索有关多元系中的相结构与相关系，研究多因素共同作用下合金的相结构、尺寸与空间分布情况、新合金相的形成机理和连铸条件下的凝固过程组织演变规律，以及晶粒生长，组织控制等；通过合金组织形态与其力学、摩擦磨损性能和电接触性能的关系研究，为解决高强度高耐磨性与高导电、高导热性之间的矛盾，提供合金设计、加工的一些理论依据。具体包括：（1）阐明了连铸Cu-Cr-M 系高强高导铜合金微观组织的形成机理、影响因素与控制方法，建立了铜合金连续铸造凝固过程的数值模型。（2）揭示了铜合金基体晶粒的形核与长大过程，真空熔炼、浇铸条件下铜合金充型过程、凝固顺序、晶粒演变、缺陷预测。（3）建立了过饱和固溶体时效析出第二相粒子的动力学模型，并采用连铸-固溶-形变-时效集成工艺制备高强高导铜合金。（4）探明了合金相结构稳定性与其结合能、生成焓的内在联系，研究了析出相形成过程、粒子长大机制。（5）阐明了Zr、Mo、Y、Ag对Cu-Cr合金凝固组织、抗拉强度、抗软化温度的影响规律，合金性能的工艺控制方法。（6）建立了铜合金电接触过程中电场-温度场-应力场耦合数值模型和销盘滑动磨损数值模拟，揭示了合金载流摩擦磨损机制。.项目执行4年期间，在国内外有影响的刊物上发表研究论文31篇，其中SCI收录6篇、EI收录3篇；发表学术会议论文2篇；申请国家发明专利3件(已受理)；制定企业标准2件；培养硕士研究生共4名；获云南省2013年度技术发明三等奖1项。