“铜”心合力 筑梦有研

2023年01月03日 11:40 6552次浏览 来源:   分类: 铜资讯   作者:

铜如此重要,不仅是因为它是人类文明史上光彩夺目的一章,还因为铜对电子信息时代而言大有裨益。铜及其合金在导电、导热、耐蚀、耐磨等领域有着不可替代的作用,几乎在所有的高端装备上都能找到它的身影。

有研科技集团有限公司有色金属材料制备加工国家重点实验室先进铜合金材料与制备加工技术研究所以解决国家重大需求、服务行业发展为己任,针对航空航天、电子信息等多个关键领域用高强高导铜合金、高强高弹铜合金、耐蚀耐磨铜合金、热管理材料、特殊用途铜及稀贵金属材料的重大需求开展科研攻关。多项研究成果已经成功应用于国家重点型号和高端装备,为提升我国高性能铜合金材料的制备技术和产业水平、提高关系国计民生之基础原材料及元器件的自主保障能力作出了有力支撑。

开发高强高导铜合金

让“鱼”和“熊掌”可以兼得

铜是电和热的良导体。国际上以标准退火纯铜的导电率衡量金属或合金的导电率。即标准退火纯铜的导电率为100%IACS。然而,标准退火纯铜的力学性能限制了其在环境苛刻的服役条件下的应用。在纯铜中添加合金元素,可以改变铜合金的组织类型,也会增加铜合金中的晶体缺陷,从而提高强度。但是,这些缺陷会阻碍铜合金中自由电子的移动,降低材料的导电率。因此,使铜合金同时获得高强度和高导电就变得非常困难,就好比要兼得“鱼”和“熊掌”。

随着我国航空航天和高端电子信息设备中电子元件数量和质量的要求不断提高,这些电子元件中的传输线也向着高强高导、更轻质、更高可靠的方向发展。高性能传输线是整机电气系统的“神经”和“血管”,起到信号和电力传输作用。而传输线的核心是高强导电铜合金材料。这类材料在极端的使用环境下服役,性能指标要求极为苛刻,是一种我国长期受制于人的关键材料。

2005年,有色金属材料制备加工国家重点实验室成立,并由谢水生教授牵头组建了铜合金研究所(下称研究所)。该研究所成立之初仅有3名职工,经过多年发展,研究所科研实力不断壮大,围绕“高强高导铜合金这一国家重大需求领域,先后承担了“863”计划、国家重点研发计划等重大项目,在高强高导铜合金研究领域开展了从基础原理到产业化技术的全面攻关,同时,在丝线材和板带材两个体系开展成套制备技术研究。

经过十多年的艰苦技术攻关,研究所实现了“鱼”和“熊掌”的兼得,开发出具有自主知识产权的高强高导铜合金体系及其产业化制备技术,应用于航空航天和电子的高精密线缆、极大规模集成电路引线框架、智能终端高速传输标准化端口、新能源汽车大电流连接器等,为下游装备制造产业升级提供了有力的原材料保障,满足了我国重点行业和重大工程使用需求,相关成果在2017年获国家科学技术进步奖二等奖。

“十三五”期间,研究所与合作伙伴共同开发具有自主知识产权、高端铜镍钴硅系合金带材及其产业化制备成套技术,为5G通讯、新能源汽车充电桩、人工智能等重要领域亟需的关键基础原材料。研究所在耐蚀铜镍系合金材料及管材制备技术、海水管路系统用新一代铜合金体系研制与应用等领域的研究,为系统解决目前船舶海水管系腐蚀问题提供了技术支撑,对提高我国船舶装备水平具有重要意义。

把科技和经济结合起来

加快新产品开发

企业是科技和经济紧密结合的重要力量,是推动创新创造的生力军。作为技术创新体系的主体,研究所坚持以市场为导向,把产学研结合起来,加快新产品开发,相继开发出了高强高导铜合金丝线材、高导热低膨胀铜金刚石复合材料制品、弥散强化铜合金制品、钼铜合金板材、钒合金板材、钯合金线材等多种特色产品,形成了科研和生产“两条腿走路”、互补促进的良性局面。

研究所设计出具有自主知识产权的高性能铜合金导体材料及成套加工技术,高性能铜合金超细导体材料抗拉强度、伸长率、导电率等主要指标与国外同类产品相当,产品价格比国外同类产品低10%。打破了该领域重要基础原材料受控于国外的壁垒,为我国高技术领域装备设计和整体性能提升提供了材料和元器件保障。相关产品和技术获得2019年中国有色金属工业科学技术奖一等奖。

研究所成功开发了具有国际先进水平的第四代铜/金刚石热管理材料,打通了材料设计制备、产品精密加工和表面处理的全流程脉络,形成了具有自主知识产权的技术体系。实现了高导热、高强度、热膨胀系数可调铜/金刚石复合材料的国产化替代,填补了国内技术和产品空白,满足了国内高功率芯片封装领域对高导热材料的需求,从根本上扭转了之前完全依赖进口的不利局面。相关产品和技术获得2021年中国有色金属工业科学技术奖一等奖,入选中国有色金属工业十大科技进展,入选国务院国资委发布的中央企业科技创新成果推荐目录。

薪火相传

小团队服务大行业发展

铜合金团队自2005年成立至今,规模逐年扩大,目前已拥有正式职工16人、产业工人12人、研究生22人,形成了研发活力充沛的科研生产联合体。团队已承担各类国家级科研项目/课题80余项、省部级项目20余项,相关成果获国家科技进步奖二等奖1项、省部级奖项20余项,获授权发明专利50余项,制订国家/行业标准8项,发表学术论文350余篇,其中SCI/EI收录200余篇。该团队已培养研究生70余人,其中博士(后)50余人,培养出新世纪百千万人才、国家高层次人才特殊支持计划青年拔尖人才、北京市科技新星等多名专家。

在科研攻关的征途上,研究所与铜合金加工行业的头部企业结下了深厚的伙伴情谊,共同为铜加工行业创造价值,携手为航空航天、电力电子、交通运输等领域解决需求。经过17年的不懈奋斗,时至今日,铜合金研究所已经是国内铜加工领域最重要的科研力量之一,是中国有色金属工业学会铜合金加工学术委员会挂靠单位。

继往开来,研究所将继续严格对照习近平总书记对全体科研工作者的要求,“立足四个需要,坚持四个面向”,注重提高科技原创能力,抢占科技创新制高点,从国家急迫需要和长远需求出发,开展真正解决实际问题的研究,为建设科技强国添砖加瓦。

责任编辑:付宇

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