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“銅”心合力 筑夢有研

2023年01月03日 11:40 7649次瀏覽 來源:   分類: 銅資訊   作者:

銅如此重要,不僅是因為它是人類文明史上光彩奪目的一章,還因為銅對電子信息時代而言大有裨益。銅及其合金在導(dǎo)電、導(dǎo)熱、耐蝕、耐磨等領(lǐng)域有著不可替代的作用,幾乎在所有的高端裝備上都能找到它的身影。

有研科技集團有限公司有色金屬材料制備加工國家重點實驗室先進銅合金材料與制備加工技術(shù)研究所以解決國家重大需求、服務(wù)行業(yè)發(fā)展為己任,針對航空航天、電子信息等多個關(guān)鍵領(lǐng)域用高強高導(dǎo)銅合金、高強高彈銅合金、耐蝕耐磨銅合金、熱管理材料、特殊用途銅及稀貴金屬材料的重大需求開展科研攻關(guān)。多項研究成果已經(jīng)成功應(yīng)用于國家重點型號和高端裝備,為提升我國高性能銅合金材料的制備技術(shù)和產(chǎn)業(yè)水平、提高關(guān)系國計民生之基礎(chǔ)原材料及元器件的自主保障能力作出了有力支撐。

開發(fā)高強高導(dǎo)銅合金

讓“魚”和“熊掌”可以兼得

銅是電和熱的良導(dǎo)體。國際上以標(biāo)準(zhǔn)退火純銅的導(dǎo)電率衡量金屬或合金的導(dǎo)電率。即標(biāo)準(zhǔn)退火純銅的導(dǎo)電率為100%IACS。然而,標(biāo)準(zhǔn)退火純銅的力學(xué)性能限制了其在環(huán)境苛刻的服役條件下的應(yīng)用。在純銅中添加合金元素,可以改變銅合金的組織類型,也會增加銅合金中的晶體缺陷,從而提高強度。但是,這些缺陷會阻礙銅合金中自由電子的移動,降低材料的導(dǎo)電率。因此,使銅合金同時獲得高強度和高導(dǎo)電就變得非常困難,就好比要兼得“魚”和“熊掌”。

隨著我國航空航天和高端電子信息設(shè)備中電子元件數(shù)量和質(zhì)量的要求不斷提高,這些電子元件中的傳輸線也向著高強高導(dǎo)、更輕質(zhì)、更高可靠的方向發(fā)展。高性能傳輸線是整機電氣系統(tǒng)的“神經(jīng)”和“血管”,起到信號和電力傳輸作用。而傳輸線的核心是高強導(dǎo)電銅合金材料。這類材料在極端的使用環(huán)境下服役,性能指標(biāo)要求極為苛刻,是一種我國長期受制于人的關(guān)鍵材料。

2005年,有色金屬材料制備加工國家重點實驗室成立,并由謝水生教授牽頭組建了銅合金研究所(下稱研究所)。該研究所成立之初僅有3名職工,經(jīng)過多年發(fā)展,研究所科研實力不斷壯大,圍繞“高強高導(dǎo)銅合金這一國家重大需求領(lǐng)域,先后承擔(dān)了“863”計劃、國家重點研發(fā)計劃等重大項目,在高強高導(dǎo)銅合金研究領(lǐng)域開展了從基礎(chǔ)原理到產(chǎn)業(yè)化技術(shù)的全面攻關(guān),同時,在絲線材和板帶材兩個體系開展成套制備技術(shù)研究。

經(jīng)過十多年的艱苦技術(shù)攻關(guān),研究所實現(xiàn)了“魚”和“熊掌”的兼得,開發(fā)出具有自主知識產(chǎn)權(quán)的高強高導(dǎo)銅合金體系及其產(chǎn)業(yè)化制備技術(shù),應(yīng)用于航空航天和電子的高精密線纜、極大規(guī)模集成電路引線框架、智能終端高速傳輸標(biāo)準(zhǔn)化端口、新能源汽車大電流連接器等,為下游裝備制造產(chǎn)業(yè)升級提供了有力的原材料保障,滿足了我國重點行業(yè)和重大工程使用需求,相關(guān)成果在2017年獲國家科學(xué)技術(shù)進步獎二等獎。

“十三五”期間,研究所與合作伙伴共同開發(fā)具有自主知識產(chǎn)權(quán)、高端銅鎳鈷硅系合金帶材及其產(chǎn)業(yè)化制備成套技術(shù),為5G通訊、新能源汽車充電樁、人工智能等重要領(lǐng)域亟需的關(guān)鍵基礎(chǔ)原材料。研究所在耐蝕銅鎳系合金材料及管材制備技術(shù)、海水管路系統(tǒng)用新一代銅合金體系研制與應(yīng)用等領(lǐng)域的研究,為系統(tǒng)解決目前船舶海水管系腐蝕問題提供了技術(shù)支撐,對提高我國船舶裝備水平具有重要意義。

把科技和經(jīng)濟結(jié)合起來

加快新產(chǎn)品開發(fā)

企業(yè)是科技和經(jīng)濟緊密結(jié)合的重要力量,是推動創(chuàng)新創(chuàng)造的生力軍。作為技術(shù)創(chuàng)新體系的主體,研究所堅持以市場為導(dǎo)向,把產(chǎn)學(xué)研結(jié)合起來,加快新產(chǎn)品開發(fā),相繼開發(fā)出了高強高導(dǎo)銅合金絲線材、高導(dǎo)熱低膨脹銅金剛石復(fù)合材料制品、彌散強化銅合金制品、鉬銅合金板材、釩合金板材、鈀合金線材等多種特色產(chǎn)品,形成了科研和生產(chǎn)“兩條腿走路”、互補促進的良性局面。

研究所設(shè)計出具有自主知識產(chǎn)權(quán)的高性能銅合金導(dǎo)體材料及成套加工技術(shù),高性能銅合金超細(xì)導(dǎo)體材料抗拉強度、伸長率、導(dǎo)電率等主要指標(biāo)與國外同類產(chǎn)品相當(dāng),產(chǎn)品價格比國外同類產(chǎn)品低10%。打破了該領(lǐng)域重要基礎(chǔ)原材料受控于國外的壁壘,為我國高技術(shù)領(lǐng)域裝備設(shè)計和整體性能提升提供了材料和元器件保障。相關(guān)產(chǎn)品和技術(shù)獲得2019年中國有色金屬工業(yè)科學(xué)技術(shù)獎一等獎。

研究所成功開發(fā)了具有國際先進水平的第四代銅/金剛石熱管理材料,打通了材料設(shè)計制備、產(chǎn)品精密加工和表面處理的全流程脈絡(luò),形成了具有自主知識產(chǎn)權(quán)的技術(shù)體系。實現(xiàn)了高導(dǎo)熱、高強度、熱膨脹系數(shù)可調(diào)銅/金剛石復(fù)合材料的國產(chǎn)化替代,填補了國內(nèi)技術(shù)和產(chǎn)品空白,滿足了國內(nèi)高功率芯片封裝領(lǐng)域?qū)Ω邔?dǎo)熱材料的需求,從根本上扭轉(zhuǎn)了之前完全依賴進口的不利局面。相關(guān)產(chǎn)品和技術(shù)獲得2021年中國有色金屬工業(yè)科學(xué)技術(shù)獎一等獎,入選中國有色金屬工業(yè)十大科技進展,入選國務(wù)院國資委發(fā)布的中央企業(yè)科技創(chuàng)新成果推薦目錄。

薪火相傳

小團隊服務(wù)大行業(yè)發(fā)展

銅合金團隊自2005年成立至今,規(guī)模逐年擴大,目前已擁有正式職工16人、產(chǎn)業(yè)工人12人、研究生22人,形成了研發(fā)活力充沛的科研生產(chǎn)聯(lián)合體。團隊已承擔(dān)各類國家級科研項目/課題80余項、省部級項目20余項,相關(guān)成果獲國家科技進步獎二等獎1項、省部級獎項20余項,獲授權(quán)發(fā)明專利50余項,制訂國家/行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)8項,發(fā)表學(xué)術(shù)論文350余篇,其中SCI/EI收錄200余篇。該團隊已培養(yǎng)研究生70余人,其中博士(后)50余人,培養(yǎng)出新世紀(jì)百千萬人才、國家高層次人才特殊支持計劃青年拔尖人才、北京市科技新星等多名專家。

在科研攻關(guān)的征途上,研究所與銅合金加工行業(yè)的頭部企業(yè)結(jié)下了深厚的伙伴情誼,共同為銅加工行業(yè)創(chuàng)造價值,攜手為航空航天、電力電子、交通運輸?shù)阮I(lǐng)域解決需求。經(jīng)過17年的不懈奮斗,時至今日,銅合金研究所已經(jīng)是國內(nèi)銅加工領(lǐng)域最重要的科研力量之一,是中國有色金屬工業(yè)學(xué)會銅合金加工學(xué)術(shù)委員會掛靠單位。

繼往開來,研究所將繼續(xù)嚴(yán)格對照習(xí)近平總書記對全體科研工作者的要求,“立足四個需要,堅持四個面向”,注重提高科技原創(chuàng)能力,搶占科技創(chuàng)新制高點,從國家急迫需要和長遠(yuǎn)需求出發(fā),開展真正解決實際問題的研究,為建設(shè)科技強國添磚加瓦。

責(zé)任編輯:付宇

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