導(dǎo)讀：
有研工程技術(shù)研究院有限公司先進(jìn)銅合金材料與制備加工技術(shù)研究所博士彭麗軍在《中國工博會(huì)新材料論壇—2019中國汽車新材料應(yīng)用高峰論壇》對高性能銅合金材料及其在汽車領(lǐng)域中的應(yīng)用進(jìn)行了探討，以下是會(huì)議紀(jì)要，供參考。
中國銅加工發(fā)展現(xiàn)狀
銅及銅合金是國民經(jīng)濟(jì)建設(shè)和高新技術(shù)發(fā)展的重要基礎(chǔ)材料，中國已經(jīng)連續(xù)十年成為世界銅材生產(chǎn)和消費(fèi)大國。
海洋工程裝備用大直徑高耐蝕銅合金管材、高端電子設(shè)備用高性能銅合金鍍膜絲線材、新一代極大規(guī)模集成電路高密度引線框架和高端電子元器件精密接插件制造用Cu-Ni(-Co)-Si、Cu-Ci-Zi等材料目前主要依靠進(jìn)口。
大而不強(qiáng)，普通產(chǎn)品產(chǎn)能過剩，高端產(chǎn)品依賴進(jìn)口時(shí)目前的現(xiàn)狀：
工業(yè)規(guī)模達(dá)到世界最大，整體裝備和部分技術(shù)接近或達(dá)到國際先進(jìn)水平；
工藝技術(shù)整體落后，生產(chǎn)效率低，資源能源消耗大；
基礎(chǔ)研究不足，創(chuàng)新能力不強(qiáng)，原創(chuàng)成果少；
中低檔產(chǎn)品競爭激烈，但高端制造用關(guān)鍵產(chǎn)品依賴進(jìn)口。
高性能銅合金材料及汽車領(lǐng)域中應(yīng)用
據(jù)國際銅業(yè)協(xié)會(huì)統(tǒng)計(jì)，傳統(tǒng)汽車內(nèi)燃機(jī)用銅23公斤，混合電動(dòng)汽車用銅40公斤，插電混合電動(dòng)汽車用銅60公斤，電動(dòng)汽車用銅83公斤。
國務(wù)院《節(jié)能與新能源汽車產(chǎn)業(yè)發(fā)展規(guī)劃（2012-2020年）》到2020年，純電動(dòng)汽車和插電式混合動(dòng)力汽車生產(chǎn)能力達(dá)200萬輛、累計(jì)產(chǎn)銷量超過500萬輛。
從汽車行業(yè)對銅的需求量上來看，2015年，國家發(fā)展和改革委員會(huì)頒布《電動(dòng)汽車充電基礎(chǔ)設(shè)施發(fā)展指南（2015-2020年）》（以下簡稱指南），明確了500萬輛新能源汽車產(chǎn)銷量的市場目標(biāo)，500萬輛新能源汽車預(yù)計(jì)可帶來的銅需求量約為三十萬噸左右。
新建充電站約12,000個(gè)，充電樁480萬個(gè)，以滿足500萬輛新能源汽車的充電需求。充電站的主要電力設(shè)備為電力電纜及變壓器，此外還包括斷路器、熔斷器，各種開關(guān)、接插件等；充電樁的主要用銅部件包括充電電纜、充電機(jī)模塊、接插件及各種開關(guān)等。預(yù)計(jì)新能源汽車配套充電基礎(chǔ)設(shè)施部分可帶來約為十萬噸左右的銅需求量。
新能源汽車及充電設(shè)施將帶來約40-50萬噸的銅需求量；按照傳統(tǒng)汽車內(nèi)燃機(jī)用銅23公斤計(jì)算，傳統(tǒng)汽車銅需求量約為60萬噸；整個(gè)汽車行業(yè)對銅需求量占 中國銅材5-6%。
其中高性能銅合金材料有：
復(fù)雜黃銅：應(yīng)用于汽車同步齒環(huán)等結(jié)構(gòu)摩擦件中，同步器是汽車變速箱輸入、輸出軸上各變速齒輪間關(guān)鍵部件，其作用是在變速換擋時(shí)，通過摩擦副的摩擦接觸過程，使轉(zhuǎn)速不等的齒輪達(dá)到同步后再相互嚙合，使換擋操作平順方便。其性能要求：耐磨性能好；摩擦系數(shù)穩(wěn)定；
力學(xué)性能優(yōu)良；不磨損對偶錐面；油兼容性良好；耐熱性/導(dǎo)熱性良好；易加工，造價(jià)低。
彌散強(qiáng)化銅：電阻焊將工件組合后通過電極施加壓力，利用電流通過接頭的接觸面及鄰近區(qū)域產(chǎn)生的電阻熱進(jìn)行焊接的方法。每一輛轎車車身大概有4000-6000電阻焊點(diǎn)。電阻焊電極材料要求有：足夠的高溫硬度與強(qiáng)度；高的抗氧化能力并與焊件材料形成合金的傾向??；常溫和高溫都有合適的導(dǎo)電、導(dǎo)熱性；良好的加工性能。彌散強(qiáng)化銅合金 （DSC）是具有最佳物理力學(xué)綜合性能的高強(qiáng)高導(dǎo)高熱穩(wěn)定性銅合金 。
與傳統(tǒng)內(nèi)氧化工藝相比，該短流程生產(chǎn)新工藝引入原創(chuàng)性“反應(yīng)合成”新技術(shù)，采用新型氧源進(jìn)行“反應(yīng)合成”處理，保障反應(yīng)完全、可獲得純凈的納米γ-Al2O3顆粒；消除了“內(nèi)氧化法”固態(tài)氧源的雜質(zhì)相引入。
銅鎳硅：M.G.Corson在1927年發(fā)現(xiàn)在銅基體中使用Ni和Si能發(fā)生時(shí)效效應(yīng)，獲得高強(qiáng)度、高彈性、較好的導(dǎo)電性能及良好的抗應(yīng)力松弛性能。世界各國相繼對Cu-Ni-Si合金進(jìn)行理論和產(chǎn)業(yè)化研究。
不同時(shí)效制度下，合金的硬度隨Ni/Si比的增加迅速上升到峰值后緩慢下降最終趨于穩(wěn)定，導(dǎo)電率呈單峰型曲線和先快速上升后緩慢增加最終趨于穩(wěn)定的趨勢；Ni/Si=3.6~5.1時(shí)，合金的硬度較優(yōu)。
銅鉻系：典型時(shí)效強(qiáng)化型合金，bcc結(jié)構(gòu)鉻相是合金主要強(qiáng)化相，具有高導(dǎo)電率、較好的強(qiáng)度及良好的抗應(yīng)力松弛性能，世界各國相繼對Cu-Cr系合金進(jìn)行理論和產(chǎn)業(yè)化研究。生產(chǎn)關(guān)鍵技術(shù)在于：銅鉻系合金的高溫固溶處理及形變熱處理技術(shù)，鉻含量的多少將直接影響固溶溫度，固溶處理與后續(xù)形變熱處理的合理匹配是直接決定合金性能。銅鉻系合金的折彎成形與力學(xué)性能調(diào)控技術(shù)，銅鉻系合金的強(qiáng)化機(jī)制主要依靠時(shí)效強(qiáng)化和加工硬化，強(qiáng)化方式合理匹配將有利于折彎成形和強(qiáng)度的調(diào)控。鋯元素替代技術(shù)，根據(jù)應(yīng)用場合，全面考察合金元素協(xié)同作用對銅鉻系合金的綜合性能的影響，選擇合理的替代元素。
總結(jié)與建議
高性能銅合金材料廣泛地應(yīng)用于汽車的散熱系統(tǒng)、電子電力系統(tǒng)、制動(dòng)系統(tǒng)及液壓等系統(tǒng)，是汽車的重要元器件的關(guān)鍵基礎(chǔ)原材料，汽車行業(yè)已成為銅合金材料重要的應(yīng)用領(lǐng)域之一；隨著汽車向著電動(dòng)化、智能化方向發(fā)展，對銅合金材料的綜合性能提出更高的要求。鑒于材料成本和車型材料固定化，目前汽車元器件材料主要以黃銅、青銅和部分C70250合金為主。高性能銅合金的推廣使用，需要在產(chǎn)-學(xué)-研-用四方的共同努力下進(jìn)行，共同推進(jìn)汽車行業(yè)和銅加工行業(yè)向高端方向發(fā)展。