導讀：
有(you)研(yan)(yan)工(gong)(gong)程技(ji)術研(yan)(yan)究(jiu)院有(you)限公司先進銅(tong)(tong)合(he)金(jin)(jin)材料(liao)與(yu)制備加工(gong)(gong)技(ji)術研(yan)(yan)究(jiu)所(suo)博(bo)士彭麗軍在《中國工(gong)(gong)博(bo)會(hui)新材料(liao)論(lun)壇(tan)—2019中國汽車(che)新材料(liao)應(ying)(ying)用高峰論(lun)壇(tan)》對(dui)高性能銅(tong)(tong)合(he)金(jin)(jin)材料(liao)及其在汽車(che)領域(yu)中的應(ying)(ying)用進行了探討，以下是會(hui)議紀要，供參考。
中國銅加工發展現狀
銅(tong)及銅(tong)合金(jin)是(shi)國(guo)民經(jing)濟建設(she)和(he)高新(xin)技術發展的重要(yao)基礎材料，中國(guo)已經(jing)連續十年(nian)成為世界(jie)銅(tong)材生產和(he)消費大國(guo)。
海洋(yang)工(gong)程裝備用大(da)直徑高耐(nai)蝕銅合(he)金管材(cai)、高端(duan)電子(zi)設備用高性能(neng)銅合(he)金鍍膜絲線材(cai)、新一代極大(da)規模集成電路高密度引線框架和高端(duan)電子(zi)元器(qi)件精密接插(cha)件制造用Cu-Ni(-Co)-Si、Cu-Ci-Zi等材(cai)料(liao)目前(qian)主要依靠進(jin)口。
大而不(bu)強，普(pu)通產品產能過剩(sheng)，高端(duan)產品依賴進口時目(mu)前的現狀(zhuang)：
工業規模達到世界最大，整體裝備(bei)和部(bu)分(fen)技(ji)術接近或(huo)達到國際先(xian)進水平；
工藝技術(shu)整體(ti)落后，生產效率低，資源(yuan)能源(yuan)消耗大；
基礎研究不足，創新(xin)能力不強(qiang)，原創成果少；
中(zhong)低檔產品競(jing)爭激烈，但高(gao)端(duan)制造用關鍵產品依(yi)賴進口。
高性能銅合金材料及汽車領域中應用
據國際銅(tong)(tong)(tong)(tong)業協會統計，傳統汽車(che)內燃機用(yong)銅(tong)(tong)(tong)(tong)23公(gong)斤(jin)，混合電(dian)動(dong)(dong)汽車(che)用(yong)銅(tong)(tong)(tong)(tong)40公(gong)斤(jin)，插(cha)電(dian)混合電(dian)動(dong)(dong)汽車(che)用(yong)銅(tong)(tong)(tong)(tong)60公(gong)斤(jin)，電(dian)動(dong)(dong)汽車(che)用(yong)銅(tong)(tong)(tong)(tong)83公(gong)斤(jin)。
國務院《節能(neng)與新能(neng)源汽(qi)車產業發展規劃（2012-2020年）》到2020年，純電動(dong)汽(qi)車和插電式混合動(dong)力汽(qi)車生產能(neng)力達200萬輛、累計產銷量超過500萬輛。
從(cong)汽車(che)行業對銅的(de)需求(qiu)量(liang)上(shang)來(lai)看，2015年，國家發展和改(gai)革委(wei)員會頒布《電(dian)動汽車(che)充電(dian)基(ji)礎設(she)施發展指南（2015-2020年）》（以下簡稱指南），明確(que)了500萬輛新(xin)能源(yuan)汽車(che)產(chan)銷量(liang)的(de)市場目標，500萬輛新(xin)能源(yuan)汽車(che)預計可帶來(lai)的(de)銅需求(qiu)量(liang)約為三十萬噸左(zuo)右。
新(xin)建充(chong)(chong)電(dian)站約12,000個(ge)，充(chong)(chong)電(dian)樁480萬個(ge)，以滿(man)足500萬輛新(xin)能源(yuan)汽車(che)的充(chong)(chong)電(dian)需求。充(chong)(chong)電(dian)站的主(zhu)要(yao)電(dian)力(li)設備(bei)為(wei)電(dian)力(li)電(dian)纜及變壓器，此外還包(bao)括斷路(lu)器、熔斷器，各種開關、接(jie)插件等(deng)；充(chong)(chong)電(dian)樁的主(zhu)要(yao)用銅部件包(bao)括充(chong)(chong)電(dian)電(dian)纜、充(chong)(chong)電(dian)機模塊、接(jie)插件及各種開關等(deng)。預計新(xin)能源(yuan)汽車(che)配(pei)套充(chong)(chong)電(dian)基(ji)礎設施部分可帶來約為(wei)十萬噸左(zuo)右的銅需求量。
新能源汽車(che)及充電設施將(jiang)帶來約40-50萬噸的銅需求(qiu)(qiu)量；按(an)照傳統(tong)(tong)汽車(che)內(nei)燃(ran)機(ji)用銅23公(gong)斤計算，傳統(tong)(tong)汽車(che)銅需求(qiu)(qiu)量約為60萬噸；整個汽車(che)行業對(dui)銅需求(qiu)(qiu)量占 中國(guo)銅材5-6%。
其中高性能銅合金材料有：
復雜黃銅：應(ying)用(yong)于汽車(che)同(tong)步(bu)齒環等結構(gou)摩擦(ca)件(jian)(jian)中，同(tong)步(bu)器是(shi)汽車(che)變(bian)(bian)速箱(xiang)輸入、輸出軸上各變(bian)(bian)速齒輪(lun)間關鍵(jian)部件(jian)(jian)，其(qi)作(zuo)用(yong)是(shi)在(zai)變(bian)(bian)速換擋時，通(tong)過摩擦(ca)副的(de)摩擦(ca)接觸過程，使(shi)(shi)轉(zhuan)速不(bu)等的(de)齒輪(lun)達到(dao)同(tong)步(bu)后再(zai)相互嚙(nie)合，使(shi)(shi)換擋操作(zuo)平順方(fang)便。其(qi)性(xing)能要求：耐磨性(xing)能好；摩擦(ca)系數穩定；
力(li)學性能(neng)優良；不(bu)磨(mo)損對偶錐(zhui)面；油兼容性良好；耐(nai)熱(re)(re)性/導(dao)熱(re)(re)性良好；易加(jia)工(gong)，造價(jia)低。
彌散(san)強(qiang)化銅(tong)：電(dian)阻焊(han)(han)將(jiang)工件(jian)組合后(hou)通(tong)(tong)過電(dian)極施加壓力，利用電(dian)流通(tong)(tong)過接(jie)頭的(de)接(jie)觸面(mian)及(ji)鄰近區(qu)域產生的(de)電(dian)阻熱(re)進(jin)行焊(han)(han)接(jie)的(de)方(fang)法。每一(yi)輛轎車車身大概有(you)(you)(you)4000-6000電(dian)阻焊(han)(han)點(dian)。電(dian)阻焊(han)(han)電(dian)極材(cai)料(liao)要(yao)求(qiu)有(you)(you)(you)：足夠(gou)的(de)高(gao)溫(wen)硬度與強(qiang)度；高(gao)的(de)抗氧化能力并與焊(han)(han)件(jian)材(cai)料(liao)形成合金(jin)的(de)傾向(xiang)小；常溫(wen)和高(gao)溫(wen)都有(you)(you)(you)合適(shi)的(de)導(dao)電(dian)、導(dao)熱(re)性(xing)；良好的(de)加工性(xing)能。彌散(san)強(qiang)化銅(tong)合金(jin) （DSC）是具有(you)(you)(you)最佳物理(li)力學綜(zong)合性(xing)能的(de)高(gao)強(qiang)高(gao)導(dao)高(gao)熱(re)穩定性(xing)銅(tong)合金(jin) 。
與傳統內氧化工藝相比，該短流程生產(chan)新工藝引入(ru)原創性“反(fan)應合成”新技術，采用(yong)新型氧源進(jin)行“反(fan)應合成”處理，保障反(fan)應完(wan)全、可獲(huo)得純凈的納(na)米(mi)γ-Al2O3顆粒；消除了“內氧化法”固態氧源的雜質相引入(ru)。
銅鎳硅：M.G.Corson在1927年發現在銅基(ji)體中使(shi)用Ni和(he)Si能(neng)(neng)發生時效效應，獲(huo)得高強(qiang)度、高彈性(xing)、較好的導電性(xing)能(neng)(neng)及良好的抗應力松弛性(xing)能(neng)(neng)。世界各國(guo)相繼對Cu-Ni-Si合金進行理論和(he)產(chan)業化研究。
不同時效(xiao)制度(du)(du)下，合(he)金的(de)硬度(du)(du)隨Ni/Si比的(de)增(zeng)加(jia)(jia)迅速上升到(dao)峰值后(hou)緩慢(man)下降最終(zhong)趨(qu)于穩定，導電率呈單峰型曲線和先快(kuai)速上升后(hou)緩慢(man)增(zeng)加(jia)(jia)最終(zhong)趨(qu)于穩定的(de)趨(qu)勢；Ni/Si=3.6~5.1時，合(he)金的(de)硬度(du)(du)較優。
銅(tong)(tong)鉻(ge)系：典型(xing)時效(xiao)強(qiang)(qiang)(qiang)化型(xing)合(he)(he)金，bcc結(jie)構(gou)鉻(ge)相是合(he)(he)金主(zhu)要強(qiang)(qiang)(qiang)化相，具有高(gao)導電率(lv)、較(jiao)好的強(qiang)(qiang)(qiang)度(du)及良好的抗應力松弛(chi)性(xing)能(neng)(neng)，世界各(ge)國(guo)相繼對Cu-Cr系合(he)(he)金進(jin)行(xing)理(li)(li)論和產業化研究。生產關鍵技術(shu)(shu)在(zai)于(yu)：銅(tong)(tong)鉻(ge)系合(he)(he)金的高(gao)溫固(gu)溶處(chu)理(li)(li)及形(xing)變熱處(chu)理(li)(li)技術(shu)(shu)，鉻(ge)含量的多(duo)少(shao)將直接影響固(gu)溶溫度(du)，固(gu)溶處(chu)理(li)(li)與(yu)后(hou)續(xu)形(xing)變熱處(chu)理(li)(li)的合(he)(he)理(li)(li)匹(pi)配是直接決定合(he)(he)金性(xing)能(neng)(neng)。銅(tong)(tong)鉻(ge)系合(he)(he)金的折彎成形(xing)與(yu)力學性(xing)能(neng)(neng)調(diao)控技術(shu)(shu)，銅(tong)(tong)鉻(ge)系合(he)(he)金的強(qiang)(qiang)(qiang)化機制主(zhu)要依靠時效(xiao)強(qiang)(qiang)(qiang)化和加工硬化，強(qiang)(qiang)(qiang)化方式合(he)(he)理(li)(li)匹(pi)配將有利于(yu)折彎成形(xing)和強(qiang)(qiang)(qiang)度(du)的調(diao)控。鋯元(yuan)(yuan)素替(ti)代技術(shu)(shu)，根據(ju)應用場(chang)合(he)(he)，全面考察合(he)(he)金元(yuan)(yuan)素協同作用對銅(tong)(tong)鉻(ge)系合(he)(he)金的綜合(he)(he)性(xing)能(neng)(neng)的影響，選(xuan)擇(ze)合(he)(he)理(li)(li)的替(ti)代元(yuan)(yuan)素。
總結與建議
高性能銅(tong)(tong)合(he)(he)金(jin)材(cai)(cai)料(liao)廣泛地應用(yong)于汽(qi)車(che)的(de)散熱系統、電子電力系統、制動系統及(ji)液壓(ya)等系統，是汽(qi)車(che)的(de)重要(yao)(yao)元(yuan)器件(jian)的(de)關鍵基礎原材(cai)(cai)料(liao)，汽(qi)車(che)行業已成為銅(tong)(tong)合(he)(he)金(jin)材(cai)(cai)料(liao)重要(yao)(yao)的(de)應用(yong)領域之一；隨(sui)著汽(qi)車(che)向著電動化、智能化方(fang)(fang)向發展，對(dui)銅(tong)(tong)合(he)(he)金(jin)材(cai)(cai)料(liao)的(de)綜合(he)(he)性能提出更(geng)高的(de)要(yao)(yao)求。鑒于材(cai)(cai)料(liao)成本(ben)和(he)(he)車(che)型材(cai)(cai)料(liao)固定化，目前汽(qi)車(che)元(yuan)器件(jian)材(cai)(cai)料(liao)主要(yao)(yao)以黃銅(tong)(tong)、青銅(tong)(tong)和(he)(he)部分C70250合(he)(he)金(jin)為主。高性能銅(tong)(tong)合(he)(he)金(jin)的(de)推(tui)廣使用(yong)，需(xu)要(yao)(yao)在產-學-研-用(yong)四方(fang)(fang)的(de)共同(tong)努力下進(jin)行，共同(tong)推(tui)進(jin)汽(qi)車(che)行業和(he)(he)銅(tong)(tong)加(jia)工行業向高端方(fang)(fang)向發展。