2017年国家科学技术进步奖公示-上海理工大学
相关主题
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
2017 年度国家科学技术进步奖公示
项目名称 高强高导铜合金关键制备加工技术开发及应用 项目简介 中国有色金属工业协会统计，2015 年我国铜加工产量达 1500 余万吨，占全 球铜加工Baidu Nhomakorabea量的 53%。然而，我国航空航天、高速铁路、超/特高压输变电工程、 大规模集成电路等领域用高性能铜合金长期依赖进口， 上述领域用铜合金服役条 件苛刻，安全可靠性要求极高，因而铜合金必须具有优良的导电、导热、强度、 硬度等高强高导性能，以及抗应力松弛、抗软化、超高强等特殊性能。因此，自 主研发满足上述领域需求的高强高导铜合金日趋迫切。 实现高强高导铜合金性能匹配面临以下挑战： 力学性能与传导性能存在此增 彼减的矛盾， 特殊性能的挖掘要同时兼顾高强高导性能。在铜基体中引入强化相 是获得高强高导铜合金的有效手段， 强化相的特性和分布特征决定了铜合金的主 要性能。如何引入特定的强化相并控制其分布，实现铜合金高强、高导、特殊性 能的匹配是本项目拟解决的关键技术难题。 项目组以国家重大战略需求为导向，在国家 863、科技支撑计划、国防基础 研究、国家自科基金、军品配套等项目支持下，经过 20 余年协同攻关，通过强 化相体系设计、 尺寸和分布有效控制的系列关键制备加工技术开发与集成，在铜 基体中引入特定的纳米级强化相，并实现其均匀弥散分布，研发出满足特殊性能 要求的高强高导铜合金纳米复相控制强化技术。主要科技创新如下： （1）高强高导、抗应力松弛 Cu-Cr 系合金控制强化技术：开发了 Cu-Cr 系 合金成分精确化、组织均匀化控制熔铸技术，保障了时效过程中单质 Cr 相的细 小弥散析出；发明了 Cu-Cr 系合金带材轧制-时效复合加工技术和复杂部件先进 成形技术， 进一步提高了材料的抗应力松弛能力。工业化生产的 Cu-Cr 系合金广 泛用于超/特高压电器、高速铁路牵引供电装备。 （2）超高强、高抗应力松弛 Cu-Ni-Si 系合金控制强化技术：提出了双重协 同 强 化 Cu-Ni-Si 系 合 金 镍 硅 比 设 计 原 则 ， 发 明 了 双 重 协 同 强 化 型 Cu-Ni-Si-Al-Mg-Cr 合金，阐明了 Cu-Ni-Si 系合金强化相的相变贯序；发明了 δ-Ni2Si 纳米粒子高密度、高均匀分布的组合时效控制技术，实现了 Cu-Ni-Si 系 合金的最佳双重协同强化。 工业化生产的合金成功应用于导航系统输出和高端装 备连接器。 （3）高导、抗软化 Cu-Fe-P 系合金控制强化技术：探明了形变前预时效析 出相大小对合金抗软化性能的影响规律，研发了热轧淬火 +预时效+组合形变热 处理工艺，有效调控了预时效纳米 Fe 粒子尺寸和分布，合金的抗软化温度达 500℃。 工业化生产的 Cu-Fe-P 系合金带材广泛应用于大规模集成电路引线框架。 （4）高强高导、耐热 Cu-Al2O3 合金控制强化技术：揭示了 Al2O3 颗粒的形
1
核、长大机理，建立了 Al2O3 颗粒大小和间距控制的关联模型，实现了强化相特 征参量的有效控制和合金性能匹配。发明了内氧化-还原-烧结一体化制备技术， 实现了 Cu-Al2O3 合金型材高效稳定工业化生产。工业化生产的 Cu-Al2O3 合金成 功应用于舰载/机载雷达微波管、电阻焊电极。 授权发明专利 25 件、实用新型专利 2 件；出版专著 3 部；发表论文 67 篇； 制订国家标准 3 项、行业标准 1 项；部分成果获省部级科技进步一等奖 3 项、二 等奖 1 项、三等奖 1 项。 客观评价 （1）项目验收意见 国家863项目“多元微合金化高性能CuNiSi系引线框架带材的研究与开发 （No.2006AA03Z528）”验收意见：“对CuNiSi系引线框架材料生产合金的成分控 制、熔铸、在线固溶及带材的加工成形和板型控制等关键技术进行了全面攻关， 取得了重大突破研究， 所获得的CuNiSi系成品带材的主要性能指标达到国际同类 产品的水平，……为引线框架铜合金材料的工业化生产提供了支撑。” （2）成果鉴定评价意见 “C18200棒产业化开发”项目评价意见：“研究出了非真空生产条件下Cr的加 入量、加入方法和熔体保护技术，将Cr含量稳定地控制在0.85-1.05%范围内，解 决了Cr分布均匀性控制关键技术……产品质量和生产技术达到国际先进水平。 “高压电器铜合金及先进加工成形技术”项目评价意见： “该项目创新性显著， 整体技术达国际先进水平，部分性能指标国际领先。” “高速铁路用镍硅青铜材料研制开发”项目评价意见：“研究确定了棒材的水 封挤压和板材的分级时效等关键工艺， 保证了产品性能均匀性和稳定性……产品 质量和生产技术达到国际先进水平。 （3）科技奖励 “高压电器铜合金及先进加工成形技术”项目， 获2015年度中国有色金属工业 科学技术一等奖。 “496工程高纯无氧铜及强化弥散无氧铜保障条件建设”项目，获2005年度中 国有色金属工业科学技术一等奖。 “大规模集成电路用铜基引线框架材料及异型铜带的研究开发”项目， 获2006 年度河南省科技进步一等奖。 “高速铁路用镍硅青铜材料研制开发”项目， 获2010年度中国有色金属工业科 学技术二等奖。 “C18200棒产业化开发”项目，获2010年度中国有色金属工业科学技术三等 奖。 （4）科技查新报告 关于查新点“能精准控制铬含量的高强高导 Cu-Cr 合金立式半连续熔铸制备 工艺研究， 实现了立式半连续铸造 6 吨铸锭， Cr 含量波动控制范围 0.2%”和查新
2
点“加锆熔铸 Cu-Cr-Zr 合金时效析出过程中 Zr 的分布特征研究”，在国内外公开 发表的中外文文献中， 除委托人及其项目组成员发表的相关研究成果外，未见与 委托项目内容完全相同或类似的报道。 关于查新点“揭示并试验验证 Cu-Ni-Si 系合金在 400℃~480℃时效的强化相 的相变贯序： 过饱和固溶体→L12 有序化 （Ni3Si） →β-Ni3Si 相→δ-Ni2Si 相+β-Ni3Si 相。”在国内外公开发表的中外文文献中，除委托人及其项目组成员发表的相关 研究成果外，未见与委托项目内容完全相同的报道。 关于查新点“建立了非稳态扩散条件下球形试样的内氧化动力学模型”， 除委 托人及其项目组成员发表的相关研究成果外，在国内外公开发表的中外文文献 中，未见研究内容完全相同的公开报道；关于查新点“研制并开发了内氧化-还原 -烧结一体化制备技术生产 Cu-Al2O3 弥散强化铜合金生产的新工艺，具体如下： Cu-Al 合金粉末制备→氧源导入→冷等静压→内氧化、还原和烧结（一次装炉连 续完成）→热挤压→冷拔”，除委托人及其项目组成员发表的相关研究成果外， 在上述国内外公开发表的文献中，已检到有文献在生产氧化铝弥散强化铜合金 时，采用内氧化-还原-烧结一体化制备工艺，其一体化工艺与委托项目类似，但 其公布时间晚于委托项目。 推广应用情况 相关技术和产品已在中铝洛阳铜业有限公司、西安西电开关电气有限公司、 河南江河机械有限责任公司、 国营第七七二厂等全国12家企业推广应用，取得了 显著经济和社会效益。 开发的系列高强高导铜合金成功应用于 XXX 航天工程系列导航装备、 XXX 工程 XX 载雷达等国防军工重点装备， 以及世界上电压等级最高、 输送容量最大、 输电距离最远的昌吉-古泉± 1100kV 特高压直流工程、国内首例高寒地区特高压 和户内百万伏变电站——1000kV 锡盟 GIS 工程、 晋东南-南阳-荆门 1000kV 特高 压交流输电示范工程、淮南-南京-上海 1000kV 特高压交流输变电工程等。 项目成果打破了国外技术封锁，满足了我国航空航天、武器装备等领域战略 安全需求，突破了超/特高压电器关键部件研制瓶颈，为我国输变电重点工程建 设提供了技术保障。
项目名称 高强高导铜合金关键制备加工技术开发及应用 项目简介 中国有色金属工业协会统计，2015 年我国铜加工产量达 1500 余万吨，占全 球铜加工Baidu Nhomakorabea量的 53%。然而，我国航空航天、高速铁路、超/特高压输变电工程、 大规模集成电路等领域用高性能铜合金长期依赖进口， 上述领域用铜合金服役条 件苛刻，安全可靠性要求极高，因而铜合金必须具有优良的导电、导热、强度、 硬度等高强高导性能，以及抗应力松弛、抗软化、超高强等特殊性能。因此，自 主研发满足上述领域需求的高强高导铜合金日趋迫切。 实现高强高导铜合金性能匹配面临以下挑战： 力学性能与传导性能存在此增 彼减的矛盾， 特殊性能的挖掘要同时兼顾高强高导性能。在铜基体中引入强化相 是获得高强高导铜合金的有效手段， 强化相的特性和分布特征决定了铜合金的主 要性能。如何引入特定的强化相并控制其分布，实现铜合金高强、高导、特殊性 能的匹配是本项目拟解决的关键技术难题。 项目组以国家重大战略需求为导向，在国家 863、科技支撑计划、国防基础 研究、国家自科基金、军品配套等项目支持下，经过 20 余年协同攻关，通过强 化相体系设计、 尺寸和分布有效控制的系列关键制备加工技术开发与集成，在铜 基体中引入特定的纳米级强化相，并实现其均匀弥散分布，研发出满足特殊性能 要求的高强高导铜合金纳米复相控制强化技术。主要科技创新如下： （1）高强高导、抗应力松弛 Cu-Cr 系合金控制强化技术：开发了 Cu-Cr 系 合金成分精确化、组织均匀化控制熔铸技术，保障了时效过程中单质 Cr 相的细 小弥散析出；发明了 Cu-Cr 系合金带材轧制-时效复合加工技术和复杂部件先进 成形技术， 进一步提高了材料的抗应力松弛能力。工业化生产的 Cu-Cr 系合金广 泛用于超/特高压电器、高速铁路牵引供电装备。 （2）超高强、高抗应力松弛 Cu-Ni-Si 系合金控制强化技术：提出了双重协 同 强 化 Cu-Ni-Si 系 合 金 镍 硅 比 设 计 原 则 ， 发 明 了 双 重 协 同 强 化 型 Cu-Ni-Si-Al-Mg-Cr 合金，阐明了 Cu-Ni-Si 系合金强化相的相变贯序；发明了 δ-Ni2Si 纳米粒子高密度、高均匀分布的组合时效控制技术，实现了 Cu-Ni-Si 系 合金的最佳双重协同强化。 工业化生产的合金成功应用于导航系统输出和高端装 备连接器。 （3）高导、抗软化 Cu-Fe-P 系合金控制强化技术：探明了形变前预时效析 出相大小对合金抗软化性能的影响规律，研发了热轧淬火 +预时效+组合形变热 处理工艺，有效调控了预时效纳米 Fe 粒子尺寸和分布，合金的抗软化温度达 500℃。 工业化生产的 Cu-Fe-P 系合金带材广泛应用于大规模集成电路引线框架。 （4）高强高导、耐热 Cu-Al2O3 合金控制强化技术：揭示了 Al2O3 颗粒的形
1
核、长大机理，建立了 Al2O3 颗粒大小和间距控制的关联模型，实现了强化相特 征参量的有效控制和合金性能匹配。发明了内氧化-还原-烧结一体化制备技术， 实现了 Cu-Al2O3 合金型材高效稳定工业化生产。工业化生产的 Cu-Al2O3 合金成 功应用于舰载/机载雷达微波管、电阻焊电极。 授权发明专利 25 件、实用新型专利 2 件；出版专著 3 部；发表论文 67 篇； 制订国家标准 3 项、行业标准 1 项；部分成果获省部级科技进步一等奖 3 项、二 等奖 1 项、三等奖 1 项。 客观评价 （1）项目验收意见 国家863项目“多元微合金化高性能CuNiSi系引线框架带材的研究与开发 （No.2006AA03Z528）”验收意见：“对CuNiSi系引线框架材料生产合金的成分控 制、熔铸、在线固溶及带材的加工成形和板型控制等关键技术进行了全面攻关， 取得了重大突破研究， 所获得的CuNiSi系成品带材的主要性能指标达到国际同类 产品的水平，……为引线框架铜合金材料的工业化生产提供了支撑。” （2）成果鉴定评价意见 “C18200棒产业化开发”项目评价意见：“研究出了非真空生产条件下Cr的加 入量、加入方法和熔体保护技术，将Cr含量稳定地控制在0.85-1.05%范围内，解 决了Cr分布均匀性控制关键技术……产品质量和生产技术达到国际先进水平。 “高压电器铜合金及先进加工成形技术”项目评价意见： “该项目创新性显著， 整体技术达国际先进水平，部分性能指标国际领先。” “高速铁路用镍硅青铜材料研制开发”项目评价意见：“研究确定了棒材的水 封挤压和板材的分级时效等关键工艺， 保证了产品性能均匀性和稳定性……产品 质量和生产技术达到国际先进水平。 （3）科技奖励 “高压电器铜合金及先进加工成形技术”项目， 获2015年度中国有色金属工业 科学技术一等奖。 “496工程高纯无氧铜及强化弥散无氧铜保障条件建设”项目，获2005年度中 国有色金属工业科学技术一等奖。 “大规模集成电路用铜基引线框架材料及异型铜带的研究开发”项目， 获2006 年度河南省科技进步一等奖。 “高速铁路用镍硅青铜材料研制开发”项目， 获2010年度中国有色金属工业科 学技术二等奖。 “C18200棒产业化开发”项目，获2010年度中国有色金属工业科学技术三等 奖。 （4）科技查新报告 关于查新点“能精准控制铬含量的高强高导 Cu-Cr 合金立式半连续熔铸制备 工艺研究， 实现了立式半连续铸造 6 吨铸锭， Cr 含量波动控制范围 0.2%”和查新
2
点“加锆熔铸 Cu-Cr-Zr 合金时效析出过程中 Zr 的分布特征研究”，在国内外公开 发表的中外文文献中， 除委托人及其项目组成员发表的相关研究成果外，未见与 委托项目内容完全相同或类似的报道。 关于查新点“揭示并试验验证 Cu-Ni-Si 系合金在 400℃~480℃时效的强化相 的相变贯序： 过饱和固溶体→L12 有序化 （Ni3Si） →β-Ni3Si 相→δ-Ni2Si 相+β-Ni3Si 相。”在国内外公开发表的中外文文献中，除委托人及其项目组成员发表的相关 研究成果外，未见与委托项目内容完全相同的报道。 关于查新点“建立了非稳态扩散条件下球形试样的内氧化动力学模型”， 除委 托人及其项目组成员发表的相关研究成果外，在国内外公开发表的中外文文献 中，未见研究内容完全相同的公开报道；关于查新点“研制并开发了内氧化-还原 -烧结一体化制备技术生产 Cu-Al2O3 弥散强化铜合金生产的新工艺，具体如下： Cu-Al 合金粉末制备→氧源导入→冷等静压→内氧化、还原和烧结（一次装炉连 续完成）→热挤压→冷拔”，除委托人及其项目组成员发表的相关研究成果外， 在上述国内外公开发表的文献中，已检到有文献在生产氧化铝弥散强化铜合金 时，采用内氧化-还原-烧结一体化制备工艺，其一体化工艺与委托项目类似，但 其公布时间晚于委托项目。 推广应用情况 相关技术和产品已在中铝洛阳铜业有限公司、西安西电开关电气有限公司、 河南江河机械有限责任公司、 国营第七七二厂等全国12家企业推广应用，取得了 显著经济和社会效益。 开发的系列高强高导铜合金成功应用于 XXX 航天工程系列导航装备、 XXX 工程 XX 载雷达等国防军工重点装备， 以及世界上电压等级最高、 输送容量最大、 输电距离最远的昌吉-古泉± 1100kV 特高压直流工程、国内首例高寒地区特高压 和户内百万伏变电站——1000kV 锡盟 GIS 工程、 晋东南-南阳-荆门 1000kV 特高 压交流输电示范工程、淮南-南京-上海 1000kV 特高压交流输变电工程等。 项目成果打破了国外技术封锁，满足了我国航空航天、武器装备等领域战略 安全需求，突破了超/特高压电器关键部件研制瓶颈，为我国输变电重点工程建 设提供了技术保障。