《多尺度組織控制的高強高導CuAgFe合金凝固與析出機理研究》是依託東北大學，由左小偉擔任項目負責人的面上項目。
基本介紹
- 中文名：多尺度組織控制的高強高導CuAgFe合金凝固與析出機理研究
- 項目類別：面上項目
- 項目負責人：左小偉
- 依託單位：東北大學
中文摘要,結題摘要,
中文摘要
基礎學科的發展迫切需要超高強磁場的極端環境以探索基本規律，這對套用在超高強磁體繞組線圈中的高強高導材料提出更高要求。然而目前套用的CuAg合金強度和導電性已接近極限，多元合金化是提升其性能的一個重要方向。圍繞細化CuAg合金中納米Ag析出相和降低固溶Ag含量這兩個影響其性能的關鍵科學難點，提出“細枝晶、促析出、降固溶”的技術路線，通過添加微量鐵磁性Fe改變凝固和析出動力學條件，結合冷速、生長速率、形變熱處理等工藝，特別是輔以國際上最強的30T高強電阻磁場，控制微觀尺度枝晶和納米尺度析出相的形核生長，研究不同工藝條件對凝固組織、溶質分布、沉澱析出和塑性應變時組織及性能的影響，獲得超強的細晶強化與析出強化效果，最大限度地降低雜質散射效應；揭示高強磁場對不同尺度和不同磁性組織及性能的作用機理，為理解多元多尺度微觀結構與性能和控制工藝的關係奠定理論基礎，為高性能高強高導銅基合金的套用提供技術支撐。
結題摘要
高強磁場極端物理條件能為生命科學、物理、化學和材料科學等領域基礎理論創新提供源動力。我國已建成90.6T脈衝強磁場和40.13T穩恆強磁場“強磁場實驗裝置”的國家重大科學工程，達到國際領先水平。然而，高強磁場建設中最內層的Cu-Ag核心繞組導線仍需依賴日本進口，開發具有自主智慧財產權的Cu-Ag核心繞組導線這一“卡脖子”基礎原材料已經成為我國高強磁場建設和發展中亟需解決的關鍵難題。 針對Cu-Ag核心繞組導線製備中強度與導電性相互制約的關鍵問題，此資助項目採用強磁場凝固和廉價Fe組元添加，配合熱機械變形方法，獲得“枝晶細化、析出增多、固溶降低”的高性能CuAgFe合金。主要貢獻包括： （1）揭示了影響Cu-Ag合金性能的關鍵組織控制因素。首次定量確定了納米Ag析出相和Ag固溶度是調控Cu-Ag合金性能的關鍵，確定了納米Ag析出相最佳時效溫度。首次觀察到低Ag含量Cu-Ag合金中同時存在連續和非連續性析出相。評價了高強磁體導線服役時的磁致電阻與微觀組織的本質聯繫。 （2）形成了高強高導銅基磁體導線材料強磁場基礎理論。提出了高強度高導電率Cu-Ag、Cu-Fe和Cu-Ag-Fe合金的強磁場製備技術，揭示了強磁場和定向凝固對共晶合金及納米Ag析出相的影響機理。 （3）實現了Cu-Ag基合金中強度和導電率的同步提高。利用磁場配合定向凝固結合熱機械變形，以及採用連續/非連續析出調控的熱處理制度均實現了Cu-Ag合金強度和導電率的同步提高。 （4）構建了多組元合金共沉澱及強磁場作用機理。研究了Fe與Ag不同成分演變時Cu-Ag複合材料組織與性能的演變規律，揭示了Cu-Ag-Fe合金中Ag析出相和Fe析出相的共沉澱，及其與強度和導電性的演變規律。 依託本項目已發表30餘篇學術論文（其中SCI檢索18篇），授權3項中國發明專利，共參加學術會議17人次，培養3名碩士生和2名博士生。形成了系統的高強磁體核心繞組導線材料的強磁場製備基礎理論，揭示了共沉澱形核生長規律。積極推進高強高導銅基磁體導線材料的製備技術轉化，期望實現高強磁體核心繞組導線這一“卡脖子”基礎原材料國產化的研究目標，為我國強磁場實驗裝置建設做出應有的貢獻。
