2024年中國銅加工產(chǎn)業(yè)年度大會銅板帶箔產(chǎn)業(yè)發(fā)展論壇專家報告集錦
2024-10-15
9月24-26日,由中國有色金屬加工工業(yè)協(xié)會、銅陵市人民政府、上海期貨交易所主辦,銅陵市工業(yè)和信息化局、銅陵市委人才工作局、銅陵學院、長三角有色金屬行業(yè)發(fā)展聯(lián)盟、銅陵市銅業(yè)協(xié)會承辦的2024年中國銅加工產(chǎn)業(yè)年度大會暨中國(銅陵)銅產(chǎn)業(yè)高質(zhì)量發(fā)展大會在安徽省銅陵市盛大開幕。共有500余家銅加工相關(guān)企業(yè)近千名代表參加此次盛會。
大會由開幕式、銅陵營商環(huán)境推介、主題報告會;中國涉銅高校材料學院與研究院院長論壇、銅基新材料重點領(lǐng)域(新能源汽車)應用論壇;銅加工市場與資本論壇、銅板帶箔產(chǎn)業(yè)發(fā)展論壇、銅管棒線及特種加工產(chǎn)業(yè)發(fā)展論壇、長三角銅產(chǎn)業(yè)協(xié)同發(fā)展論壇或座談;參觀企業(yè)十部分組成。現(xiàn)將9月26日銅板帶箔產(chǎn)業(yè)發(fā)展論壇的專家報告加以整理,以饗讀者。
銅板帶箔產(chǎn)業(yè)發(fā)展論壇由銅陵有色金屬集團股份有限公司金威銅業(yè)分公司副總經(jīng)理胡涌、中國重型機械研究院股份公司副總工程師兼科技工作部部長計江主持,中銅華中銅業(yè)有限公司黨委副書記、總經(jīng)理肖天勇作為論壇主席在會前致辭。
會議上國營銅板帶制造商代表表示,將積極響應國家關(guān)于大力發(fā)展新質(zhì)生產(chǎn)力要求,以高端化、合金化為發(fā)展方向,聚焦銅板帶箔細分領(lǐng)域精深加工主責主業(yè),以增強核心功能、提高核心競爭力為重點,瞄準戰(zhàn)新產(chǎn)業(yè)、專精特新、做精材料,著力打造科技創(chuàng)新、高端先進材料、綠色低碳低成本數(shù)智化三個特強,加快建設(shè)成為國家高端銅基新材料基地。最后他表示,雖然中國 銅板帶箔產(chǎn)業(yè)取得較快發(fā)展,科技創(chuàng)新能力顯著增強,2023年銅板帶箔首次實現(xiàn)凈出口。但行業(yè)也面臨著需求趨頂、內(nèi)卷加劇、銅價高位、存在被替代等風險。他建議今后要在自主創(chuàng)新和發(fā)展新質(zhì)生產(chǎn)力、產(chǎn)品結(jié)構(gòu)調(diào)整、替代進口加大出口、加強企業(yè)間、上下游間緊密合作上下功夫,共同全力開創(chuàng)中國銅加工產(chǎn)業(yè)高質(zhì)量可持續(xù)發(fā)展新局面,為中國式現(xiàn)代化貢獻銅加工產(chǎn)業(yè)力量。
會議上有專家作了《銅鎳硅系合金的彎曲加工性》報告。銅鎳硅系(Cu-Ni-Si-X)合金(所謂Corson合金)是近三十年來研究和開發(fā)以及商品化最多的合金。其中有商品名近百種;專利和論文幾千種。銅鎳硅系合金的特性覆蓋面廣,用途廣泛,當導電率(%IACS):60%→30%,對應的拉伸強度(MPa):500→1000;合金成分(Ni,wt%):1.2%→3.9%。銅鎳硅系合金的一次特性(導電率和強度)比較安定,相同或相近合金成分下,各企業(yè)產(chǎn)品的導電率和強度大同小異,但二次特性(彎曲加工性,耐應力松弛性,疲勞強度等),各企業(yè)產(chǎn)品可能會有很大的不同。銅合金(板帶)彎曲加工性的評價和特點與彎曲半徑和板材厚度、評價觀察視野(倍率)等有關(guān),且彎曲加工性一般有顯著的異方差,同時試樣尺寸對性能也會有較大影響。報告羅列了一些銅鎳硅合金材彎曲加工性的影響因素,主要包括:(1)晶粒尺寸:過大和過小彎曲加工性都容易變差。平均晶粒尺寸8-15微米比較合適。(2)組織中粗大(微米級)第2相粒子(氧化物,晶出物或析出物)會使彎曲加工性變差。(3)終軋軋制率過大,會導致彎曲加工性變差,異方性增大。報告對(單晶體)結(jié)晶方位、(多晶體)織構(gòu)對彎曲加工性的影響進行了研究,得出(1)單晶體,滑移線與彎曲軸的夾角的計算值與實測值基本一致。說明具有最大Schmidt因子的滑移系開動。彎曲加工性的好壞與修正Schmid因子的大小對應。(2)與純銅和黃銅有所不同,銅鎳硅系合金板帶的再結(jié)晶織構(gòu)隨加工-熱處理工藝變化。可以得到主方位為{120},{100},{113}的織構(gòu)。多晶體彎曲加工性的異方性與單結(jié)晶具有相同的趨勢。但織構(gòu)產(chǎn)生的機理不明。(3)彎曲加工性是目前銅合金板帶材研究開發(fā)和商品化過程中,高強度化的障礙。(4)銅鎳硅系合金板帶彎曲加工性的影響因素眾多,其中織構(gòu)的影響非常重要。(5)銅鎳硅系合金,經(jīng)驗上通過不同的加工-熱處理工藝,能得到不同的再結(jié)晶織構(gòu),改變彎曲加工性的異方性。(6)再結(jié)晶織構(gòu)產(chǎn)生的機理尚不清楚,控制困難。
會議上有專家作《高精銅板帶的發(fā)展現(xiàn)狀及趨勢》報告。報告指出,銅最早作為工具,器皿使用,如今已成為現(xiàn)代工業(yè)體系的重要組成部分,銅板帶材的產(chǎn)量與消費量,往往被視為衡量國家工業(yè)化水平和經(jīng)濟健康狀況的重要指標之一,隨著科技發(fā)展,銅板帶材不斷進行技術(shù)創(chuàng)新,推動產(chǎn)業(yè)升級,為新能源、5G通信等新興領(lǐng)域提供核心材料支持。報告梳理了銅及銅合金板帶材產(chǎn)能發(fā)展歷程:1949年,當時全國銅板產(chǎn)量僅為752噸。經(jīng)過解放后的合并、改造和社會主義建設(shè),至上世紀70年代,逐步形成了沈陽、洛陽、蘭州及上海四大生產(chǎn)基地,并在北京、煙臺、廣州、武漢等城市設(shè)立了一些小企業(yè);1978年全國銅板產(chǎn)量為34764噸,銅帶產(chǎn)量為38254噸,改革開發(fā)之后,國家鼓勵民營企業(yè)發(fā)展,成立了一系列初期階段的民營企業(yè);1993年全國銅板帶產(chǎn)能僅為20萬噸,到2007年中國銅板帶新增產(chǎn)能超過10萬噸,達到90萬噸,產(chǎn)能顯著增長;2007年,中國銅板帶產(chǎn)能僅為90萬噸,2018年,中國銅板帶產(chǎn)能達到215萬噸,中國銅板帶產(chǎn)能快速擴張;2018年至今為高質(zhì)量發(fā)展階段,中國 銅板帶產(chǎn)能長期位居世界第一,占據(jù)世界產(chǎn)能的50%,但部分高端精密銅帶箔材產(chǎn)品仍需進口,2023年的進口量大約為3.58萬噸,占國內(nèi)高端精密銅帶生產(chǎn)總量的1/20。報告指出,國內(nèi)銅加工產(chǎn)能快速增長的主要因素包括:中國 是世界制造大國、銅加工企業(yè)內(nèi)進外退、新能源及3C等新領(lǐng)域的快速發(fā)展、CRN及海外戰(zhàn)略等。隨后對銅板帶材產(chǎn)能結(jié)構(gòu)進行分析:預計2024年,中國銅板帶材產(chǎn)量將超過270萬噸,紫銅和黃銅板帶材產(chǎn)能占比達到73.95%,高附加值的錫(磷)青銅帶、白銅帶和高銅合金板帶等產(chǎn)量雖有增長但增幅較慢,合計產(chǎn)量占總量比為僅為24.4%,較上年增長1.4個百分點。但從發(fā)展趨勢分析,高附加銅合金板帶的產(chǎn)量將會是逐年增長的態(tài)勢。報告還梳理了銅板帶裝備的發(fā)展過程:起步階段(1950年代至1970年代)依賴傳統(tǒng)的開放式熔爐和簡單的鑄造設(shè)備。這些設(shè)備通常包括感應爐、保溫爐和簡單的模具系統(tǒng),比如采用鼓風機送風氧化、用粉煤作燃料進行反射吹煉黑銅,用鐵模或糠模鑄造成銅坯錠;發(fā)展初期(1980年代-2000年代)開始引進國外先進的技術(shù)和設(shè)備,水平連鑄、半連鑄及真空連續(xù)熔煉鑄造技術(shù)被開發(fā)出來,并逐漸應用于銅及銅合金的生產(chǎn)中。此外,連鑄連軋技術(shù)也開始得到應用,這使得銅合金的生產(chǎn)更加連續(xù)化和自動化;開發(fā)了無氧銅帶潛流鑄造和冷間壓延制造技術(shù)。例如,從1984年到1988年,洛銅先后從德國、意大利、奧地利和美國等發(fā)達國家引進先進設(shè)備19臺;奔跑發(fā)展階段(2001年代至2015)多流多頭高效熔鑄技術(shù)和潛液轉(zhuǎn)流鑄造技術(shù)得到了廣泛應用;燃燒控制技術(shù)、煙氣余熱利用技術(shù)和計算機控制技術(shù)也逐步融入到熔鑄過程中;新發(fā)展階段(2016年代至今)國內(nèi)制造企業(yè)開始進入主戰(zhàn)場階段,尤其是國產(chǎn)制造裝備已經(jīng)成為很多企業(yè)的首選。
銅合金板帶材主流產(chǎn)品發(fā)展歷程分為四代,第一代:T2合金(C1100)Cu-Zn合金(C26800、C28000);第二代:Cu-Sn-P合金(C51900、C52100)Cu-Ni-Zn合金(C77000、C75400)Cu-Fe-P合金(C19210、C19400);第三代:Cu-Ni-Si-Mg合金(C70250)Cu-Ni-Si-P合金(C19010)Cu-Cr-Zr合金(C18150)Cu-Sn-P-Fe合金(C50715);第四代:Cu-Ni-Co-Si合金(70350)Cu-Ni-P-Fe合金(C19000)Cu-Cr-Ti-Si合金(18070)Cu-Ni-Si-Mn-Mg合金(C70252)Cu-Cr-Sn-Zn-Si合金(C18045)。報告表示,當前特殊合金帶大有可為,如釬焊合金(Cu680、CuMn、CuP284)、電磁屏蔽合金(CuFe50、CuFe80)、超高強銅合金(Cu-Ni-Sn、Cu-Ti)、精密電阻合金(CuNi50)、電工銅合金(錳白銅)、超低溫銅合金(CuNiMn、CuAlNiMn)。報告指出,銅合金板帶材產(chǎn)品發(fā)展趨勢主要包括更高的機械性能、更高的導電率、更薄的厚度、更低的密度等方向。
會議上有專家作《元素Si對Cu-Cr-Zr合金特性的影響》報告。報告首先介紹了銅業(yè)產(chǎn)品研發(fā)產(chǎn)品,紫銅類:電真空用C10100銅帶、陶瓷覆銅板用C1020銅帶、焊接用C10300銅帶;錫磷青銅:細晶C5191銅帶(A、水平連鑄--電磁攪拌,組織細密B、成品晶粒在3μm的水平);高性能銅合金(高強銅帶C64775-代替C7035使用;耐高溫、高導合金C1510)。在研究中,為了改進Cu-Cr-Zr合金的性能,達到或接近“雙70”水平,嘗試在Cu-0.5Cr-0.15Zr合金中添加一定含量的Si,利用“Si可與Cr形成Cr2Si、也可與Zr形成Zr2Si”的特性,通過適當?shù)臒崽幚恚谕M可能多地析出Cu2Zr、Cu3Zr、Cr2Zr,Cr2Si,Zr2Si等強化相,并配合形變強化,在提高材料強度的同時,不損害或少損害材料的導電性。通過實驗得出:添加一定量的元素Si確實有助于提升Cu-Cr-Zr合金材料的綜合性能,但距離“雙70”的水平還有一定的路要走,主要是材料的硬度還不夠高,材料主要還是依靠形變硬化來提升硬度,因此折彎性能不好。要使這款材料能夠成熟、批量應用于制作引線框架、連接器等零部件還有許多工作要做:一是進一步探索Cu-Cr-Zr-Si合金的潛力(調(diào)整合金成分、調(diào)處理工藝);二是探明出改款合金材料的強制機制(成分-工藝-強化相-性能的關(guān)系);三是在前面兩條的基礎(chǔ)上進一步添加其他合金元素,進一步提升材料的綜合性能。
會議上有專家作《銅鈦合金研究進展》報告。銅鈦合金具有良好耐蝕性、高強度、高硬度、耐磨性好,是高性能銅合金的代表,但同時銅鈦合金是制備難度最大的銅合金材料,日礦金屬JX、日本同和DOWA、Wieland、古河電工Furukawa在全球范圍內(nèi)申請了大量關(guān)于鈦青銅成分和工藝方面的知識產(chǎn)權(quán)保護,建立了鈦青銅合金體系并注冊了合金牌號。銅鈦合金也是國內(nèi)行業(yè)研究熱點,研究院所、企業(yè)都進行研究,取得了技術(shù)上的突破,但與國外比仍然有差距。報告介紹,研究采用真空熔煉技術(shù),得到高質(zhì)量的銅鈦鑄錠,研究發(fā)現(xiàn):隨著Ti含量增加,Cu-Ti合金的宏觀組織表現(xiàn)為晶粒尺寸減小和晶粒形態(tài)由等軸晶向柱狀晶或混合形態(tài)的轉(zhuǎn)變;鑄態(tài)Cu-Ti合金的導電率隨著Ti含量的增加呈現(xiàn)出先增加后降低的趨勢。在低Ti含量時,導電率較高,而隨著Ti含量的增加,固溶體和間金屬化合物的形成會逐漸影響到合金的導電性能,使其趨向于下降;在Cu-3Ti合金中加入少量的Fe(如0.1%的Fe),F(xiàn)e原子的固溶作用可能還不太顯著,導電率下降可能不明顯。但隨著Fe含量的進一步增加(如從0.1%增加到0.2%,再到0.4%和0.6%),F(xiàn)e原子在Cu基體中的固溶量也會增加,導致電子散射作用增強,從而使得導電率進一步降低。隨后對鍛態(tài)+固溶處理后合金進行研究,發(fā)現(xiàn)合金發(fā)生回復再結(jié)晶行為,合金晶粒大小不均勻;銅合金中固溶強化對導電率影響最為嚴重,Ti元素室溫下在銅中具有較高固溶度,嚴重影響Cu-Ti合金的導電性能。最后分享了母合金制備工藝:真空感應熔煉(VIM):提高金屬及合金的純度、去除合金中的氮、氫、氧和碳等雜質(zhì)元素、減少鈦燒損;真空自耗熔煉(VAR):提高金屬質(zhì)量、控制合金成分、提高脫氧能力、減少非金屬夾雜物、快速冷卻和降低生產(chǎn)成本;真空懸浮熔煉(SRIF-VILF):母合金成分無坩堝污染,避免了坩堝對熔煉金屬的污染,從而提高了金屬純度;高熔煉溫度,適合高熔點難熔金屬和活潑金屬的冶煉提純。
會議上有專家作《新一代通信用高性能銅及銅合金壓延箔制備技術(shù)》報告。壓延銅箔因其信號傳輸好、高撓曲耐疲勞性、特性阻抗等特點被廣泛應用于印制電路板、電子元器件的支撐體、新能源汽車、智能手機等諸多領(lǐng)域。對壓延銅箔的性能要求,主要為高撓曲性、耐疲勞性、耐微振性、高強高導、低損耗性、高抗剝離等。高性能壓延銅箔技術(shù)工藝流程主要包括:1.根據(jù)合金設(shè)計方案,通過熔煉、鑄造制備銅箔母材鑄錠,再反復的熱加工及冷加工,制備銅及銅合金箔母材;2.采用箔材專用精軋機,實現(xiàn)銅箔的精軋,再通過脫脂清洗、表面處理后,制備具有優(yōu)良性能的銅及銅合金壓延箔。根據(jù)研究取得的成果,高撓曲耐疲勞微合金箔已實現(xiàn)多種規(guī)格高撓曲壓延銅箔產(chǎn)品實現(xiàn)進口替代,批量供應市場;銅鎳硅系高強銅合金壓延箔已成為國內(nèi)首家厚度60,50,35,18μm箔材通過終端客戶驗證,已批量供應市場實現(xiàn)國產(chǎn)化替代。展望未來,公司仍將以終端需求為導向,實現(xiàn)高性能銅及銅合金箔材產(chǎn)品從跟跑到并跑,直至領(lǐng)跑.
會議上有專家作《超高性能銅合金未來發(fā)展趨勢》報告。報告指出,電子信息產(chǎn)業(yè)用銅材約100萬噸,其中約1/2為高端制造純銅及銅合金帶材和箔材,如:集成電路用引線框架材料、撓性電路板箔材、鋰離子電池負極材料等。報告介紹,中國的高性能銅合金板、帶材料主要應用于以下幾個領(lǐng)域,且均有較好的表現(xiàn)(1)超大規(guī)模集成電路用銅帶材:引線框架材料中銅系合金占到85%以上,未來集成電路用引線框架帶的需求量還將保持快速增長,到2025年的增速將保持10%以上;(2)交通及新能源用銅帶材:2020-2025年新能源汽車年均增長將達到29.7%,充電樁的發(fā)展增速將保持在20%以上,將極大的帶動原材料市場需求;(3)手機電腦等電子信息用銅帶材:隨著4G的普及和未來5G時代的到來,手機銷售量將繼續(xù)保持高速增長。高精度銅合金板帶應用于手機的中板、屏蔽罩外殼、接插件等部件,市場需求量將不斷增長;(4)海工石油及惡劣工況用銅管材:2023年中國管材市場規(guī)模約為1077.5億元(人民幣)并隨著全球經(jīng)濟的復蘇和基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)的加速,以及新能源、航空航天等產(chǎn)業(yè)的快速發(fā)展,對高性能銅合金管材的需求將持續(xù)增長;(5)高可靠電連接器用銅線絲材:2024年中國電力連接器市場規(guī)模預計將達到1956.83億元。連接器市場的整體需求在持續(xù)增長,而高可靠電連接器作為其中的重要組成部分,其用銅線絲材的市場規(guī)模也有望隨之增長;(6)大型設(shè)備、制品模具用銅模具材:隨著制造業(yè)的轉(zhuǎn)型升級和智能化發(fā)展,對高精度、高性能模具的需求將不斷增加。銅模具材作為滿足這些需求的重要材料之一,其市場規(guī)模將持續(xù)增長。展望未來超高性能銅合金發(fā)展機遇,主要包括高導電、高抗應力松弛、平衡方向銅合金、高強度、高耐熱等方向。
會議上有專家作《銅基層狀復合材料的開發(fā)應用與進展》報告。報告介紹了金屬基復合材料,并就層狀金屬作了重點解讀。層狀金屬其需求為耐磨耐蝕、無磁、減重、可焊性、節(jié)約貴金屬等。中國 層狀金屬研究開發(fā)始于20世紀60年代,在工藝創(chuàng)新、機理研究、性能表征、界面擴散等方面取得了重要成果,在世界SDM領(lǐng)域占據(jù)重要地位。國外供應商案例包括熱交換器帶材、銅鋁鑲嵌包覆,不銹鋼/鋁/不銹鋼、不銹鋼/銅/不銹鋼等方面都在進行研究。隨后介紹了在金屬濾波器基板、手機中板、手機中框/鏡頭模組、光伏發(fā)電組件、動力電池極柱、廚具材料、建筑幕墻應用等案例。展望產(chǎn)業(yè)發(fā)展,報告指出:(1)功能導向的層狀金屬,應用極其廣泛。(2)電動汽車及動力電池用層狀金屬,近五年呈爆發(fā)式增長,正負極轉(zhuǎn)換、熱電一體見、電連接、電池殼體、散熱部件等部位雙金屬材料的開發(fā)需求持續(xù)增加。(3)熱電功能、減重、可焊性集成的層狀金屬材料,市場潛力巨大,亟待開發(fā)與龍頭引領(lǐng)。(4)層狀金屬的基礎(chǔ)應用研究,需要加強,國內(nèi)產(chǎn)學研用聯(lián)動的力度有待加強。
大會由開幕式、銅陵營商環(huán)境推介、主題報告會;中國涉銅高校材料學院與研究院院長論壇、銅基新材料重點領(lǐng)域(新能源汽車)應用論壇;銅加工市場與資本論壇、銅板帶箔產(chǎn)業(yè)發(fā)展論壇、銅管棒線及特種加工產(chǎn)業(yè)發(fā)展論壇、長三角銅產(chǎn)業(yè)協(xié)同發(fā)展論壇或座談;參觀企業(yè)十部分組成。現(xiàn)將9月26日銅板帶箔產(chǎn)業(yè)發(fā)展論壇的專家報告加以整理,以饗讀者。
銅板帶箔產(chǎn)業(yè)發(fā)展論壇由銅陵有色金屬集團股份有限公司金威銅業(yè)分公司副總經(jīng)理胡涌、中國重型機械研究院股份公司副總工程師兼科技工作部部長計江主持,中銅華中銅業(yè)有限公司黨委副書記、總經(jīng)理肖天勇作為論壇主席在會前致辭。
會議上國營銅板帶制造商代表表示,將積極響應國家關(guān)于大力發(fā)展新質(zhì)生產(chǎn)力要求,以高端化、合金化為發(fā)展方向,聚焦銅板帶箔細分領(lǐng)域精深加工主責主業(yè),以增強核心功能、提高核心競爭力為重點,瞄準戰(zhàn)新產(chǎn)業(yè)、專精特新、做精材料,著力打造科技創(chuàng)新、高端先進材料、綠色低碳低成本數(shù)智化三個特強,加快建設(shè)成為國家高端銅基新材料基地。最后他表示,雖然中國 銅板帶箔產(chǎn)業(yè)取得較快發(fā)展,科技創(chuàng)新能力顯著增強,2023年銅板帶箔首次實現(xiàn)凈出口。但行業(yè)也面臨著需求趨頂、內(nèi)卷加劇、銅價高位、存在被替代等風險。他建議今后要在自主創(chuàng)新和發(fā)展新質(zhì)生產(chǎn)力、產(chǎn)品結(jié)構(gòu)調(diào)整、替代進口加大出口、加強企業(yè)間、上下游間緊密合作上下功夫,共同全力開創(chuàng)中國銅加工產(chǎn)業(yè)高質(zhì)量可持續(xù)發(fā)展新局面,為中國式現(xiàn)代化貢獻銅加工產(chǎn)業(yè)力量。
會議上有專家作了《銅鎳硅系合金的彎曲加工性》報告。銅鎳硅系(Cu-Ni-Si-X)合金(所謂Corson合金)是近三十年來研究和開發(fā)以及商品化最多的合金。其中有商品名近百種;專利和論文幾千種。銅鎳硅系合金的特性覆蓋面廣,用途廣泛,當導電率(%IACS):60%→30%,對應的拉伸強度(MPa):500→1000;合金成分(Ni,wt%):1.2%→3.9%。銅鎳硅系合金的一次特性(導電率和強度)比較安定,相同或相近合金成分下,各企業(yè)產(chǎn)品的導電率和強度大同小異,但二次特性(彎曲加工性,耐應力松弛性,疲勞強度等),各企業(yè)產(chǎn)品可能會有很大的不同。銅合金(板帶)彎曲加工性的評價和特點與彎曲半徑和板材厚度、評價觀察視野(倍率)等有關(guān),且彎曲加工性一般有顯著的異方差,同時試樣尺寸對性能也會有較大影響。報告羅列了一些銅鎳硅合金材彎曲加工性的影響因素,主要包括:(1)晶粒尺寸:過大和過小彎曲加工性都容易變差。平均晶粒尺寸8-15微米比較合適。(2)組織中粗大(微米級)第2相粒子(氧化物,晶出物或析出物)會使彎曲加工性變差。(3)終軋軋制率過大,會導致彎曲加工性變差,異方性增大。報告對(單晶體)結(jié)晶方位、(多晶體)織構(gòu)對彎曲加工性的影響進行了研究,得出(1)單晶體,滑移線與彎曲軸的夾角的計算值與實測值基本一致。說明具有最大Schmidt因子的滑移系開動。彎曲加工性的好壞與修正Schmid因子的大小對應。(2)與純銅和黃銅有所不同,銅鎳硅系合金板帶的再結(jié)晶織構(gòu)隨加工-熱處理工藝變化。可以得到主方位為{120},{100},{113}的織構(gòu)。多晶體彎曲加工性的異方性與單結(jié)晶具有相同的趨勢。但織構(gòu)產(chǎn)生的機理不明。(3)彎曲加工性是目前銅合金板帶材研究開發(fā)和商品化過程中,高強度化的障礙。(4)銅鎳硅系合金板帶彎曲加工性的影響因素眾多,其中織構(gòu)的影響非常重要。(5)銅鎳硅系合金,經(jīng)驗上通過不同的加工-熱處理工藝,能得到不同的再結(jié)晶織構(gòu),改變彎曲加工性的異方性。(6)再結(jié)晶織構(gòu)產(chǎn)生的機理尚不清楚,控制困難。
會議上有專家作《高精銅板帶的發(fā)展現(xiàn)狀及趨勢》報告。報告指出,銅最早作為工具,器皿使用,如今已成為現(xiàn)代工業(yè)體系的重要組成部分,銅板帶材的產(chǎn)量與消費量,往往被視為衡量國家工業(yè)化水平和經(jīng)濟健康狀況的重要指標之一,隨著科技發(fā)展,銅板帶材不斷進行技術(shù)創(chuàng)新,推動產(chǎn)業(yè)升級,為新能源、5G通信等新興領(lǐng)域提供核心材料支持。報告梳理了銅及銅合金板帶材產(chǎn)能發(fā)展歷程:1949年,當時全國銅板產(chǎn)量僅為752噸。經(jīng)過解放后的合并、改造和社會主義建設(shè),至上世紀70年代,逐步形成了沈陽、洛陽、蘭州及上海四大生產(chǎn)基地,并在北京、煙臺、廣州、武漢等城市設(shè)立了一些小企業(yè);1978年全國銅板產(chǎn)量為34764噸,銅帶產(chǎn)量為38254噸,改革開發(fā)之后,國家鼓勵民營企業(yè)發(fā)展,成立了一系列初期階段的民營企業(yè);1993年全國銅板帶產(chǎn)能僅為20萬噸,到2007年中國銅板帶新增產(chǎn)能超過10萬噸,達到90萬噸,產(chǎn)能顯著增長;2007年,中國銅板帶產(chǎn)能僅為90萬噸,2018年,中國銅板帶產(chǎn)能達到215萬噸,中國銅板帶產(chǎn)能快速擴張;2018年至今為高質(zhì)量發(fā)展階段,中國 銅板帶產(chǎn)能長期位居世界第一,占據(jù)世界產(chǎn)能的50%,但部分高端精密銅帶箔材產(chǎn)品仍需進口,2023年的進口量大約為3.58萬噸,占國內(nèi)高端精密銅帶生產(chǎn)總量的1/20。報告指出,國內(nèi)銅加工產(chǎn)能快速增長的主要因素包括:中國 是世界制造大國、銅加工企業(yè)內(nèi)進外退、新能源及3C等新領(lǐng)域的快速發(fā)展、CRN及海外戰(zhàn)略等。隨后對銅板帶材產(chǎn)能結(jié)構(gòu)進行分析:預計2024年,中國銅板帶材產(chǎn)量將超過270萬噸,紫銅和黃銅板帶材產(chǎn)能占比達到73.95%,高附加值的錫(磷)青銅帶、白銅帶和高銅合金板帶等產(chǎn)量雖有增長但增幅較慢,合計產(chǎn)量占總量比為僅為24.4%,較上年增長1.4個百分點。但從發(fā)展趨勢分析,高附加銅合金板帶的產(chǎn)量將會是逐年增長的態(tài)勢。報告還梳理了銅板帶裝備的發(fā)展過程:起步階段(1950年代至1970年代)依賴傳統(tǒng)的開放式熔爐和簡單的鑄造設(shè)備。這些設(shè)備通常包括感應爐、保溫爐和簡單的模具系統(tǒng),比如采用鼓風機送風氧化、用粉煤作燃料進行反射吹煉黑銅,用鐵模或糠模鑄造成銅坯錠;發(fā)展初期(1980年代-2000年代)開始引進國外先進的技術(shù)和設(shè)備,水平連鑄、半連鑄及真空連續(xù)熔煉鑄造技術(shù)被開發(fā)出來,并逐漸應用于銅及銅合金的生產(chǎn)中。此外,連鑄連軋技術(shù)也開始得到應用,這使得銅合金的生產(chǎn)更加連續(xù)化和自動化;開發(fā)了無氧銅帶潛流鑄造和冷間壓延制造技術(shù)。例如,從1984年到1988年,洛銅先后從德國、意大利、奧地利和美國等發(fā)達國家引進先進設(shè)備19臺;奔跑發(fā)展階段(2001年代至2015)多流多頭高效熔鑄技術(shù)和潛液轉(zhuǎn)流鑄造技術(shù)得到了廣泛應用;燃燒控制技術(shù)、煙氣余熱利用技術(shù)和計算機控制技術(shù)也逐步融入到熔鑄過程中;新發(fā)展階段(2016年代至今)國內(nèi)制造企業(yè)開始進入主戰(zhàn)場階段,尤其是國產(chǎn)制造裝備已經(jīng)成為很多企業(yè)的首選。
銅合金板帶材主流產(chǎn)品發(fā)展歷程分為四代,第一代:T2合金(C1100)Cu-Zn合金(C26800、C28000);第二代:Cu-Sn-P合金(C51900、C52100)Cu-Ni-Zn合金(C77000、C75400)Cu-Fe-P合金(C19210、C19400);第三代:Cu-Ni-Si-Mg合金(C70250)Cu-Ni-Si-P合金(C19010)Cu-Cr-Zr合金(C18150)Cu-Sn-P-Fe合金(C50715);第四代:Cu-Ni-Co-Si合金(70350)Cu-Ni-P-Fe合金(C19000)Cu-Cr-Ti-Si合金(18070)Cu-Ni-Si-Mn-Mg合金(C70252)Cu-Cr-Sn-Zn-Si合金(C18045)。報告表示,當前特殊合金帶大有可為,如釬焊合金(Cu680、CuMn、CuP284)、電磁屏蔽合金(CuFe50、CuFe80)、超高強銅合金(Cu-Ni-Sn、Cu-Ti)、精密電阻合金(CuNi50)、電工銅合金(錳白銅)、超低溫銅合金(CuNiMn、CuAlNiMn)。報告指出,銅合金板帶材產(chǎn)品發(fā)展趨勢主要包括更高的機械性能、更高的導電率、更薄的厚度、更低的密度等方向。
會議上有專家作《元素Si對Cu-Cr-Zr合金特性的影響》報告。報告首先介紹了銅業(yè)產(chǎn)品研發(fā)產(chǎn)品,紫銅類:電真空用C10100銅帶、陶瓷覆銅板用C1020銅帶、焊接用C10300銅帶;錫磷青銅:細晶C5191銅帶(A、水平連鑄--電磁攪拌,組織細密B、成品晶粒在3μm的水平);高性能銅合金(高強銅帶C64775-代替C7035使用;耐高溫、高導合金C1510)。在研究中,為了改進Cu-Cr-Zr合金的性能,達到或接近“雙70”水平,嘗試在Cu-0.5Cr-0.15Zr合金中添加一定含量的Si,利用“Si可與Cr形成Cr2Si、也可與Zr形成Zr2Si”的特性,通過適當?shù)臒崽幚恚谕M可能多地析出Cu2Zr、Cu3Zr、Cr2Zr,Cr2Si,Zr2Si等強化相,并配合形變強化,在提高材料強度的同時,不損害或少損害材料的導電性。通過實驗得出:添加一定量的元素Si確實有助于提升Cu-Cr-Zr合金材料的綜合性能,但距離“雙70”的水平還有一定的路要走,主要是材料的硬度還不夠高,材料主要還是依靠形變硬化來提升硬度,因此折彎性能不好。要使這款材料能夠成熟、批量應用于制作引線框架、連接器等零部件還有許多工作要做:一是進一步探索Cu-Cr-Zr-Si合金的潛力(調(diào)整合金成分、調(diào)處理工藝);二是探明出改款合金材料的強制機制(成分-工藝-強化相-性能的關(guān)系);三是在前面兩條的基礎(chǔ)上進一步添加其他合金元素,進一步提升材料的綜合性能。
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會議上有專家作《銅鈦合金研究進展》報告。銅鈦合金具有良好耐蝕性、高強度、高硬度、耐磨性好,是高性能銅合金的代表,但同時銅鈦合金是制備難度最大的銅合金材料,日礦金屬JX、日本同和DOWA、Wieland、古河電工Furukawa在全球范圍內(nèi)申請了大量關(guān)于鈦青銅成分和工藝方面的知識產(chǎn)權(quán)保護,建立了鈦青銅合金體系并注冊了合金牌號。銅鈦合金也是國內(nèi)行業(yè)研究熱點,研究院所、企業(yè)都進行研究,取得了技術(shù)上的突破,但與國外比仍然有差距。報告介紹,研究采用真空熔煉技術(shù),得到高質(zhì)量的銅鈦鑄錠,研究發(fā)現(xiàn):隨著Ti含量增加,Cu-Ti合金的宏觀組織表現(xiàn)為晶粒尺寸減小和晶粒形態(tài)由等軸晶向柱狀晶或混合形態(tài)的轉(zhuǎn)變;鑄態(tài)Cu-Ti合金的導電率隨著Ti含量的增加呈現(xiàn)出先增加后降低的趨勢。在低Ti含量時,導電率較高,而隨著Ti含量的增加,固溶體和間金屬化合物的形成會逐漸影響到合金的導電性能,使其趨向于下降;在Cu-3Ti合金中加入少量的Fe(如0.1%的Fe),F(xiàn)e原子的固溶作用可能還不太顯著,導電率下降可能不明顯。但隨著Fe含量的進一步增加(如從0.1%增加到0.2%,再到0.4%和0.6%),F(xiàn)e原子在Cu基體中的固溶量也會增加,導致電子散射作用增強,從而使得導電率進一步降低。隨后對鍛態(tài)+固溶處理后合金進行研究,發(fā)現(xiàn)合金發(fā)生回復再結(jié)晶行為,合金晶粒大小不均勻;銅合金中固溶強化對導電率影響最為嚴重,Ti元素室溫下在銅中具有較高固溶度,嚴重影響Cu-Ti合金的導電性能。最后分享了母合金制備工藝:真空感應熔煉(VIM):提高金屬及合金的純度、去除合金中的氮、氫、氧和碳等雜質(zhì)元素、減少鈦燒損;真空自耗熔煉(VAR):提高金屬質(zhì)量、控制合金成分、提高脫氧能力、減少非金屬夾雜物、快速冷卻和降低生產(chǎn)成本;真空懸浮熔煉(SRIF-VILF):母合金成分無坩堝污染,避免了坩堝對熔煉金屬的污染,從而提高了金屬純度;高熔煉溫度,適合高熔點難熔金屬和活潑金屬的冶煉提純。
會議上有專家作《新一代通信用高性能銅及銅合金壓延箔制備技術(shù)》報告。壓延銅箔因其信號傳輸好、高撓曲耐疲勞性、特性阻抗等特點被廣泛應用于印制電路板、電子元器件的支撐體、新能源汽車、智能手機等諸多領(lǐng)域。對壓延銅箔的性能要求,主要為高撓曲性、耐疲勞性、耐微振性、高強高導、低損耗性、高抗剝離等。高性能壓延銅箔技術(shù)工藝流程主要包括:1.根據(jù)合金設(shè)計方案,通過熔煉、鑄造制備銅箔母材鑄錠,再反復的熱加工及冷加工,制備銅及銅合金箔母材;2.采用箔材專用精軋機,實現(xiàn)銅箔的精軋,再通過脫脂清洗、表面處理后,制備具有優(yōu)良性能的銅及銅合金壓延箔。根據(jù)研究取得的成果,高撓曲耐疲勞微合金箔已實現(xiàn)多種規(guī)格高撓曲壓延銅箔產(chǎn)品實現(xiàn)進口替代,批量供應市場;銅鎳硅系高強銅合金壓延箔已成為國內(nèi)首家厚度60,50,35,18μm箔材通過終端客戶驗證,已批量供應市場實現(xiàn)國產(chǎn)化替代。展望未來,公司仍將以終端需求為導向,實現(xiàn)高性能銅及銅合金箔材產(chǎn)品從跟跑到并跑,直至領(lǐng)跑.
會議上有專家作《超高性能銅合金未來發(fā)展趨勢》報告。報告指出,電子信息產(chǎn)業(yè)用銅材約100萬噸,其中約1/2為高端制造純銅及銅合金帶材和箔材,如:集成電路用引線框架材料、撓性電路板箔材、鋰離子電池負極材料等。報告介紹,中國的高性能銅合金板、帶材料主要應用于以下幾個領(lǐng)域,且均有較好的表現(xiàn)(1)超大規(guī)模集成電路用銅帶材:引線框架材料中銅系合金占到85%以上,未來集成電路用引線框架帶的需求量還將保持快速增長,到2025年的增速將保持10%以上;(2)交通及新能源用銅帶材:2020-2025年新能源汽車年均增長將達到29.7%,充電樁的發(fā)展增速將保持在20%以上,將極大的帶動原材料市場需求;(3)手機電腦等電子信息用銅帶材:隨著4G的普及和未來5G時代的到來,手機銷售量將繼續(xù)保持高速增長。高精度銅合金板帶應用于手機的中板、屏蔽罩外殼、接插件等部件,市場需求量將不斷增長;(4)海工石油及惡劣工況用銅管材:2023年中國管材市場規(guī)模約為1077.5億元(人民幣)并隨著全球經(jīng)濟的復蘇和基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)的加速,以及新能源、航空航天等產(chǎn)業(yè)的快速發(fā)展,對高性能銅合金管材的需求將持續(xù)增長;(5)高可靠電連接器用銅線絲材:2024年中國電力連接器市場規(guī)模預計將達到1956.83億元。連接器市場的整體需求在持續(xù)增長,而高可靠電連接器作為其中的重要組成部分,其用銅線絲材的市場規(guī)模也有望隨之增長;(6)大型設(shè)備、制品模具用銅模具材:隨著制造業(yè)的轉(zhuǎn)型升級和智能化發(fā)展,對高精度、高性能模具的需求將不斷增加。銅模具材作為滿足這些需求的重要材料之一,其市場規(guī)模將持續(xù)增長。展望未來超高性能銅合金發(fā)展機遇,主要包括高導電、高抗應力松弛、平衡方向銅合金、高強度、高耐熱等方向。
會議上有專家作《銅基層狀復合材料的開發(fā)應用與進展》報告。報告介紹了金屬基復合材料,并就層狀金屬作了重點解讀。層狀金屬其需求為耐磨耐蝕、無磁、減重、可焊性、節(jié)約貴金屬等。中國 層狀金屬研究開發(fā)始于20世紀60年代,在工藝創(chuàng)新、機理研究、性能表征、界面擴散等方面取得了重要成果,在世界SDM領(lǐng)域占據(jù)重要地位。國外供應商案例包括熱交換器帶材、銅鋁鑲嵌包覆,不銹鋼/鋁/不銹鋼、不銹鋼/銅/不銹鋼等方面都在進行研究。隨后介紹了在金屬濾波器基板、手機中板、手機中框/鏡頭模組、光伏發(fā)電組件、動力電池極柱、廚具材料、建筑幕墻應用等案例。展望產(chǎn)業(yè)發(fā)展,報告指出:(1)功能導向的層狀金屬,應用極其廣泛。(2)電動汽車及動力電池用層狀金屬,近五年呈爆發(fā)式增長,正負極轉(zhuǎn)換、熱電一體見、電連接、電池殼體、散熱部件等部位雙金屬材料的開發(fā)需求持續(xù)增加。(3)熱電功能、減重、可焊性集成的層狀金屬材料,市場潛力巨大,亟待開發(fā)與龍頭引領(lǐng)。(4)層狀金屬的基礎(chǔ)應用研究,需要加強,國內(nèi)產(chǎn)學研用聯(lián)動的力度有待加強。


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