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2020年中国铜加工产业年度大会中国涉铜高校材料学院与研究院院长论坛专家报告集锦
2020-9-11 14:58:04
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中国有色金属加工工业协会
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92-4日,由中国有色金属加工工业协会、安徽省铜陵市人民政府和铜陵有色金属集团控股有限公司共同主办,铜陵市经济和信息化局、铜陵市铜业协会、铜陵精达特种电磁线股份有限公司承办的2020年中国铜加工产业年度大会暨中国(铜陵)铜产业高质量发展大会在安徽省铜陵市盛大召开。共有500余家铜加工相关企业,1100余人参加此次盛会,其中副总经理级别以上人员450余人。

 

大会由开幕式、主题报告会、中国涉铜高校材料学院与研究院院长论坛、铜加工市场与资本论坛、铜板带箔产业发展论坛、铜管棒线及特种加工产业发展论坛、现场参观七部分组成。其间还包含中国铜管行业优秀人物表彰、2019年(第三届)中国铜棒(排)材十强企业授牌等活动组成。现将93日的中国涉铜高校材料学院与研究院院长论坛的专家报告加以整理,以飨读者。

中国涉铜高校材料学院与研究院院长论坛昆明理工大学副校长易建宏河南科技大学副校长宋克兴主持,中国工程院院士何季麟在会前致辞。

 中国工程院院士何季麟

昆明理工大学副校长易建宏 

何季麟在致辞中表示,涉铜高校材料学院及研究院院长论坛2014已成功举办七届,吸引了越来越多的高校、科研院所和企业重视和积极参与,已经成为从事铜基新材料及其加工技术研究的相关高校、科研院所最新研究成果展示,产、学、研、用深度对接,通过创新来推动行业高质量发展的重要平台。近年来我国新型铜基材料铜铁合金、铜铬锆合金、铜镍硅合金铜钛合金、弥散铜合金、铜石墨烯合金等的研究及产业化取得重要进展,但在超大规模集成电路用高性能引线框架铜合金带材、高端压延铜箔、高频高速电解铜箔等若干领域与德国、日本、韩国等铜加工传统强国相比还存在不小的差距,仍然依赖进口。铜加工行业应更加倍努力,加强协同创新,力争用几年时间,赶上先进国家,争取在个别领域引领全球发展。  

山西省委教育工委副书记、合肥工业大学原副校长吴玉程在报告《核聚变堆钨/铜(W/Cu)合金连接技术与应用研究进展中,围绕国际大科学装置热核聚变堆第一壁材料研究领域,介绍了聚变堆用热沉材料W/Cu合金的应用、研究背景以及在即将的建设中国聚变工程实验堆(CFETR)的应用前景。介绍了目前ITEREAST偏滤器靶板选用的钨/无氧铜/铜铬锆(W/Cu/CuCrZr)穿管结构部件研究进展情况,并结合课题组多年开展的具有诸多创新性成果的ODS/铜合金(ODS-W/Cu)材料制备和高强度连接技术进行了详细介绍。由于W/Cu互不固溶,课题组采用放电等离子烧结技术具备等离子活化、升温速率快、烧结时间短、冷却迅速、压力和气氛可控等诸多优点,对ODS-W/Cu界面处原子的扩散起到促进作用。通过采用放电等离子烧结制备和连接ODS-W/Cu材料,其接头处的硬度可达200 HV,连接面有着高达195 MPa的抗拉强度,也显著增加了连接面的互扩散性能,实现了接头处良好的过渡性连接和优异的结合性能,制备得到的W/Cu合金梯度功能材料也具有良好的导热优势和力学性能。报告最后简要介绍了课题组依托现有省部级科研基地在该领域与美国威斯康星大学、日本京都大学、日本九州大学、日本国立核融合研究所、德国于利希研究中心开展长期密切科研合作情况。

 

山西省委教育工委副书记、合肥工业大学原副校长吴玉程 

西安理工大学副校长梁淑华在报告《铜基复合材料组织调控与结构设计中,针对工程领域对高强高导铜材料的需求,开展了TiB2颗粒与TiB晶须混杂增强铜基复合材料研究。首先,基于热力学与动力学理论分析,通过控制制备工艺获得了颗粒/晶须混杂增强铜基复合材料。相较于传统单一颗粒增强铜基复合材料,混杂增强效应表现为添加相对较低含量的增强体可获得更为优异的力学性能,进而使得复合材料保持在较高的电导率。其次,基于粉末冶金可设计性强的特征,制备出具有非均匀结构的铜基复合材料。相较于均匀结构复合材料,基于应变分配与背应力强化的非均匀结构使复合材料的强度与塑性同时获得大幅提升。综上,基于不同综合性能匹配,开发了多种适宜于产业化应用的铜基复合材料制备技术。

西安理工大学副校长梁淑华  

河南科技大学宋克兴副校长做了《5G通信用高性能铜及铜合金》报告,围绕5G时代的到来给铜及铜合金带来的机遇和挑战进行了阐述,重点探讨了高性能铜合金在集成电路蚀刻引线框架、键合线、覆铜板、连接器领域的应用前景、市场规模,以及上述领域对铜合金关键性能指标的要求,报告还汇报了河南科技大学铜合金团队目前的主要研究和前期研究基础。最后,宋校长还分享了对项目和市场、产品和用户方面的一些思考。

 

河南科技大学宋克兴 

有研工程技术研究院有限公司先进铜合金研究所副所长李增德在报告《高性能氧化铝弥散强化铜合金的研究与发展中,主要介绍了弥散强化及内氧化原理、氧化铝弥散强化铜合金制备和性能、应用发展三方面内容。采用内氧化法制备Al2O3弥散强化铜合金,将氧溶解到Cu-Al合金相中,通过扩散与合金中较活泼的[Al]在合金颗粒内部中实现选择性氧化形成氧化物(Al2O3)。对其进行了不同铝含量、退火温度、变形状态下硬度、导电率、拉伸性能、微观结构的测试,指出,合金的硬度值均随着退火温度的升高而缓慢下降,下降的幅度不大高温退火后合金屈强比高达89%,体现了合金优异的抗高温软化性能高温性能随温度上升而下降。氧化铝弥散强化铜合金可以用于焊接电极帽、等离子切割嘴、电池点焊针、导电嘴、CT球管、电磁轨道炮的导轨、高压继电器、石英谐振器等领域。

 

有研工程技术研究院有限公司先进铜合金研究所副所长李增德 

国际铜业协会对外事务经理朱芸在报告《医用领域铜应用新机会中,介绍了铜的抗菌性能,铜在医用领域可应用于医用气体铜管,介绍了医用气体铜管的技术要求,制备工艺(水平连铸-行星轧制-拉伸法),焊接工艺(采用银焊料或磷铜焊料预先填充至设计好的管件内,经过外部电加热至内部自然熔化)。铜在医用领域还应用于接触表面材料。实验中,在病房中配置大量铜接触表面,铜制品上的生物负载减少约90%,可降低疾病传播风险。介绍了以抑菌为目的的全球铜应用产品案例。

 

国际铜业协会对外事务经理朱芸 

中南大学材料科学与工程学院院长李周教授在《高性能铜基复合材料的研究报告中,详细介绍了铜基复合材料的特点及应用、内氧化法制备Al2O3弥散强化铜合金、双熔体紊流法制备TiB2强化铜合金、原位生成法制备SiC增强铜基复合材料、双熔体混合铸造法制备CuFe复合材料、粉末冶金法制备CuNb复合材料、氧化还原原位反应法制备CuC复合材料。介绍了这些铜基复合材料的制备方法、微观结构、性能变化规律。复合材料可应用于高速轨道交通、充电桩、超高压输变电、先进的微波雷达制导、医疗影像设备、直流继电器、5G、电阻焊电极、核聚变系统中的等离子作用部件、燃烧室衬套等领域。

 

中南大学材料科学与工程学院院长李周 

江西理工大学材料与工程学院教授柳瑞清在报告《高强高导铜合金新型短流程制备技术中,介绍了高强高导铜合金的设计原则、种类,重点介绍了Cu-Cr系合金的成分设计与控制、加工制备过程中组织性能调控、合金组织演变与物理力学功能特性调控。基于制备Cu-Cr-XX=ZrMgSnIn等)合金导电性能以及硬度(Hv)的数据,总结归纳了第三组元对Cu-Cr系高强高导合金物理机械性能的影响。形成了初步的Cu-Cr系合金成分-工艺-组织-性能数据库。介绍了Cu-Cr-XX=Zr-TiTiAgMg)合金的相变规律。开发了新型真空铸造技术用于制备高纯度高致密无氧铜、超细规格铜材用的高品质坯料。自主设计研发了首台新型特种真空熔炼与铸造技术装备,开展了超低氧含量(3ppm)高纯无氧铜、废电缆铜线回收利用、Cu-Sn合金、Cu-Fe合金等的制备。

 

江西理工大学材料与工程学院教授柳瑞清 

宁波金田铜业(集团)股份有限公司总工程师王永如在《电磁兼容高铁含量Cu-Fe合金材料开发及应用前景报告中,介绍了电磁兼容高铁含量Cu-Fe合金材料的研究背景。近几年来,金田铜业、陕西斯瑞、中南大学等组成了紧密合作体,在国际上首先突破了高铁含量Cu-Fe合金产业化生产技术,实现了高铁含量Cu-Fe合金板带、棒、线、粉末等系列产品的生产,并批量出口国外。该材料具有高强耐磨、高的电磁兼容特性,目前主要应用于一些高端技术产品的屏蔽和特殊功能产品。高铁含量Cu-Fe合金材料坯料的关键技术是铁成分与富铁相的均匀细化控制。高性能来自于大形变与热处理交融演绎:铜铁合金线材微观结构呈现为富铜相晶粒细化至超细晶/富铁相纤维化,带材为富铜相晶粒细晶化/富铁相纤维片层化。产品导电率随热处理次数正相关增加,导电率可达60%IACS左右,可以组合生产多种强度性能匹配的产品满足不同需求。目前产业化产品主要是带材和棒线材:带材规格≥0.08mm×400mm;棒线规格≥Φ0.07mm。介绍了电磁兼容高铁含量Cu-Fe合金产品化学成分、物理性能、力学性能(板带材线材)、电磁性能、屏蔽性能。高铁含量Cu-Fe合金满足高技术和特殊功能的需求,现已应用于OLED显示屏金属负极、5G手机电子屏蔽罩散热板,还可用于新产品开发用材、各类电磁屏蔽材料、高导电高张力线材、代替现有铜合金、散热材料,模具等领域

 

宁波金田铜业(集团)股份有限公司总工程师王永如 

燕山大学原校长刘宏民在报告《六辊铜带轧机板形智能测控技术中,介绍了冷轧铜带板形测控技术的研发背景、核心技术、整体技术思路。核心技术存在2项,一是整辊无线智能型板形仪,实现对板形的精准检测和深度感知。二是智能板形控制系统,实现高精度(微米)高速度(毫秒)板形控制。其中创新点1为在基于热力耦合优化设计的整辊式板形检测辊,辊面质量高;2为基于内置芯片的无线式板形信号传输装置,稳定可靠寿命长;3为高精度智能化板形信号处理技术,全面消除检测误差,深度感知板形;4为板形设定智能控制——条元法机理模型与遗传算法智能模型协同;5为板形闭环智能控制——条元法、大数据与神经网络协同;6为板形动态解耦控制——全程解耦,速度更快,过程更稳;7为板形预测自适应控制——Smith预测与自适应算法协同。

 

燕山大学原校长刘宏民 

陕西斯瑞新材料股份有限公司副总经理张航在《铜合金先进制造技术及创新应用报告中,介绍了斯瑞基于CuCr25~50,开发出了六大系列产品:高纯金属铬(电工触头、靶材、高温合金、喷涂)、高温合金(精密成型加工)、高端先进铜合金材料(CuCrCuZrCuFeCuMnCuTi系列等)、医疗组件(医疗影像设备用高端先进铜合金材料、零件及组件,包括Cu-Al2O3弥散铜、高纯无氧铜、高纯铜镍锰、高纯不锈钢、高纯高温合金)、转子端环/导条等零件(轨道交通电机转子用端环/导条,CuCrZr等材料)、中高压电工触头(CuCr2~CuCr25~50CuW60/70/80/90)。详细介绍了几大制造技术:真空自耗电弧熔炼、真空感应熔炼、气氛保护上引连续铸造、非真空下引半连续铸造、真空气雾化及3D打印、真空磁悬浮熔炼、真空水平连续铸造、真空下引连续铸造、铜合金的注射成型及SPS烧结技术等,以及相应的产品应用,如CuCr触头材料、火箭推力室、CuCrZr接触线和绞线、CuCrZr合金、CuTi50中间合金、3D打印铜合金(CuCr电触头、CuCrZrCuCrNb)、注射成型CuW90(在5G光模块得到应用)。

 

陕西斯瑞新材料股份有限公司副总经理张航 

开幕式及主题报告会会议内容相关链接:大变局、新机遇——2020年中国铜加工产业年度大会暨中国(铜陵)铜产业高质量发展大会盛大召开

(铜业部 吴琼)
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