大吨位高强高导铜材料的连续化绿色生产

系统研究了高强高导铜材料的强化机理和制造技术,提出了“增强强化相”(提高弥散强化相强度)、“超饱和固溶”(提高基体中弥散强化相浓度)、“柔性包裹铜晶界”(提高材料高温强度等新型强化机制)的创新思路,为同时具有高强度和高导电、高导热的铜基材料成份和显微组织设计提供了理论基础,并在材料学科权威期刊发表相关论文20余篇。发展出高强高导铜的大吨位、连续化、绿色制造技术,实现了全真空大吨位铬锆铜材料的规模生产,具有工艺简单、流程短,所制备的材料结构全致密、显微组织无偏析、性能均匀一致等优点。高强高导铜材料生产项目技术评估价为1500万元,采用混合实施模式(支付西安交通大学300万元现金,发明人技术入股1200万元),与陕煤集团合作成立了发明人技术入股、骨干团队现金参股的混合所有制企业。建成了一期千吨量级生产线,产品在多个国家龙头企业获得规模应用,并即将建设万吨量级生产线,对于国家高铁、芯片、发动机等多个领域关键材料的升级换代具有重要意义。

碳氢树脂高频覆铜板的研究进展

本文综述了高频覆铜板的特点,并对其基体树脂的介电性能进行对比,重点介绍了碳氢树脂(PCH)高频覆铜板的研究进展。通过对目前碳氢树脂高频覆铜板研究的总结,找出现存的问题并对其未来发展趋势进行展望。

高压辊磨对某铜矿浮选指标影响的研究

为了研究高压辊磨破碎对国内某低品位铜矿石后续浮选指标的影响,采用单因素分析方法进行了高压辊磨破碎试验、浮选优化条件试验和浮选开路对比试验。结果表明,在磨矿细度-0.074 mm占65%,粗选氧化钙用量1000 g/t、MAC-12用量20 g/t、丁基黄药用量10 g/t,扫选MAC-12用量10 g/t、丁基黄药用量5 g/t条件下,经1粗1扫浮选流程,常规破碎产品浮选可获得铜、硫品位分别为4.31%和22.46%,铜、硫回收率分别为74.382%和79.053%的粗精矿;辊压产品浮选粗精矿铜、硫品位分别为4.76%和23.06%,铜、硫回收率分别为88.137%和87.082%。铜、硫品位分别提高0.45和0.60个百分点,铜、硫回收率分别提高13.755和8.029个百分点。由此可知,通过高压辊磨破碎作业,可提高该铜矿石浮选精矿的铜、硫品位和回收率。

太赫兹低损耗金刚石-无氧铜输能窗研究

首次开展太赫兹金刚石-无氧铜盒型输能窗研究,利用低损耗的无氧铜材料代替传统可伐合金材料,显著降低输能窗传输损耗、提高器件输出功率。为降低无氧铜与金刚石热膨胀系数严重不匹配造成的封接应力,提出一种多槽应力释放结构,将金刚石表面封接应力由210 MPa减小至50 MPa,小于金刚石与无氧铜组合抗拉件的平均封接强度116.2 MPa。根据设计结果,开展金刚石-无氧铜输能窗封接试验,氦漏率≤1×10^(-11)(Pa·m^(3))/s,实现了气密封接。测试金刚石-无氧铜输能窗传输损耗为0.7 dB,比采用金刚石-可伐输能窗的传输损耗减小2 dB,即输出功率可以提高60%,为研制大功率太赫兹源奠定了重要关键技术基础。

用于高功率微波器件的传导冷高温磁体研制

为了利于高功率微波系统的紧凑化和小型化,降低系统能耗,对产生引导磁场的超导磁体系统进行了研究设计。超导磁体使用稀土钡铜氧化物线饼组成。低温系统采用4台小型风冷式斯特林制冷机对超导磁体冷却。为了适用于车载环境并降低漏热,采用了一种非金属材料的新型锥体结构作为磁体的承载结构,并通过仿真分析了一般的车载环境下的磁体结构承载情况。整个高温超导磁体工作温区为40~50 K,达到目标场时的通电电流为77.49 A,均匀区场强达到4 T。整个系统能耗较传统技术降低80%。通过实验测试出高温超导磁体的温度运行上限为48.9 K。

硝酸体系电解精炼制备高纯铜试验研究

以4N阴极铜为原料,研究了用硝酸体系电解精炼制备高纯铜新工艺,探讨了电解液成分对阴极铜中S、Cl、典型正电性杂质及负电性杂质质量分数的影响规律,分析了Cu(NO_(3))_(2)·3H_(2)O原料纯度、电解液组分(Cu^(2+)、HNO_(3)和Cl^(-)质量浓度)和电解周期对阴极铜纯度、杂质质量分数、电流效率和直流电耗的影响规律。结果表明:在Cu(NO_(3))_(2)·3H_(2)O纯度99%下配制电解液,控制电解液中Cu^(2+)质量浓度50 g/L、HNO 3质量浓度31.5 g/L、Cl^(-)质量浓度0.1 g/L、电解周期72~120 h最佳工艺条件下可制得纯度达6N5、主控杂质元素均达到GB/T 26017—2020标准中HPCu-6N要求的高纯阴极铜。

基于高通量实时荧光定量聚合酶链式反应技术探究铜对猪粪厌氧发酵产物中抗生素抗性基因的分布特征影响

抗生素抗性基因(ARGs)的环境污染问题已逐渐成为研究热点。在养殖业中,重金属铜和抗生素是饲料中主要的添加剂,但其在动物体内都未能完全吸收,大量重金属和携带ARGs的微生物会通过粪便排出,进而对环境介质中的ARGs产生长期的选择压力,增加ARGs的传播风险。厌氧发酵作为主要的粪肥无害化处理方式,其产物中仍存在丰富的ARGs,并且铜对厌氧发酵产物中ARGs分布特征的影响尚不清楚。因此模拟猪粪中不同程度铜污染(75、227 mg/L)进行厌氧发酵实验,利用高通量实时荧光定量聚合酶链式反应(HT-qPCR)技术分析不同浓度铜对发酵产物中ARGs分布特征的影响,及ARGs与可移动基因元件(MGEs)之间的关系。研究发现,受到铜污染的发酵产物中ARGs和MGEs相对丰度和数量显著(P<0.05)增加,75、227 mg/L铜污染下ARGs的总相对丰度相较于对照组分别提高了86%、91%,产物中检测到氨基糖苷类和多药类抗性基因最为丰富;且ARGs对不同浓度铜的响应也不同,高浓度铜污染的发酵产物中总ARGs相对丰度高于低浓度铜。总体来看,在厌氧发酵体系中铜的赋存促进了ARGs与MGEs的共选择,提高了ARGs的水平基因转移能力,增加了ARGs在环境中传播和转移的风险。

高导电高耐热铜合金及铜基复合材料的研究现状与展望

高导耐热铜基材料作为现代高新技术用关键材料之一,已被广泛应用于轨道交通、电子通信和航空航天等领域。本文从铜合金和铜基复合材料两大领域入手,介绍了常见高导耐热铜材料的设计思路、制备方法、微观组织结构、力学性能和物理性能,并对其导电机制和高温强化机理进行了归纳和阐释,最后对高导耐热铜基材料的研究现状和未来发展进行了总结与展望。

激光熔融系统送粉喷嘴高温摩擦化学磨损行为及机制

激光熔融系统在使用过程中,高温环境下待加工粉末流会导致送粉喷嘴内壁严重磨损,而因设备结构复杂、影响因素众多等,送粉喷嘴的损伤机制尚不清晰。通过喷嘴损伤案例分析和摩擦磨损模拟实验,结合扫描电子显微镜(SEM)和能谱仪(EDS)等表征手段,对激光熔融系统送粉喷嘴的磨损规律以及高温损伤机制进行研究。结果表明:送粉喷嘴出口处更靠近高温源,因而磨损较其他区域更为严重,其磨损形式由机械应力导致的轻微疲劳磨损和磨粒磨损转变为由摩擦化学主导的严重摩擦化学磨损;在温度-应力多物理场耦合作用下喷嘴材料发生的氧化反应导致界面疏松容易被机械去除;此外摩擦界面生成的脆性钛铜金属间化合物也是导致喷嘴出口处容易被磨损的原因之一。研究结果为高温下送粉喷嘴的设计和应用提供了理论支持。

高强极薄铜箔制造过程的质量管控要素及常见质量问题的应对分析

随着电子产品的小型化、轻薄化,对电解铜箔的厚度和性能都提出了更高的要求,厚度更薄且综合性能更强的高强极薄铜箔的研发及产业化生产已经成为我国亟需解决的重要问题。由于高强极薄铜箔的制造过程复杂且耦合性强,产品质量控制因素多且质量问题影响因素复杂,制造过程的质量稳定性控制已成为制约高强极薄铜箔产业化生产的主要瓶颈问题。因此,以电解式高强极薄铜箔制造过程为主线,对各阶段产品的质量管控要素、质量管控方式以及常见质量问题的应对方法进行了系统的分析和探讨,致力于形成系统化的领域专家经验知识,为高强极薄铜箔制造过程的质量控制及量化稳定生产提供解决对策。

不同厂家高频高速铜箔指标对抗剥离强度的影响

随着5G信息技术的不断发展,对5G用高频高速电解铜箔提出了更高的要求和更新的规范。目前我国生产的硬板用电解铜箔有反转铜箔(RTF)和超低轮廓铜箔(HVLP)两种,本文主要分别对国内外6个不同厂家同一批次的12μm反转铜箔(12RTF)与2个不同厂家同一批次的12μm超轮廓铜箔(12HVLP)随机进行检验,对比了经过粗化的处理面与非处理面的显微形貌、单位面积的铜箔质量、抗拉强度、延伸率、轮廓度、抗剥离强度以及抗氧化等测试数据,并检测了样品的指标达标情况。结果表明:RTF的剥离强度与粗化层形貌有着直接的联系,同时HVLP的剥离强度与轮廓度的增大密切相关,研究结果为生产中改善高频高速铜箔抗剥离性能提供一定的指导依据。

自身荧光多肽探针快速高通量检测铜离子

构建了以组氨酸(H)-色氨酸(W)-组氨酸(H)-组氨酸(H)-谷氨酸(E)为氨基酸序列的荧光多肽探针HWHHE,结合酶标仪,可实现对水溶液中Cu^(2+)的快速高通量检测。结果表明:在优化的检测条件下(25℃、pH 7.4),探针多肽荧光HWHHE强度与Cu^(2+)浓度(0~1.0μmol/L)呈线性关系(R^(2)=0.997),检出限为2.67μg/L,远低于国家标准规定的限量,且加标回收率为93.7%~102.1%。采用高通量法检测实际样品(自来水以及饮用水)中Cu^(2+)浓度,其结果与用分光光度法测定结果无显著差异(P>0.05),证明荧光多肽探针HWHHE可结合酶标仪实现水溶液中Cu^(2+)的高通量快速检测。

刚果(金)SCM矿区低品位高氧化率铜钴矿浮磁联合选冶试验研究

刚果(金)SCM矿区低品位铜钴矿样中,铜以自由氧化铜、结合氧化铜为主,并含少量次生硫化铜,原生硫化铜甚微;钴主要以水钴矿、菱钴矿、钴白云石等氧化钴的形式存在,铜矿物、钴矿物赋存状态复杂,回收难度大。根据矿石性质和实际生产需求,试验采用“预先浮选硫化矿-硫化浮选氧化矿-磁选-浸出”的原则流程,考察了硫化剂种类、铜钴矿浮选作业药剂制度和磁场强度等因素对铜钴分选指标的影响,考察了常规浸出条件下铜钴的浸出效果。研究结果表明:采用Na_(2)S作为氧化铜钴的硫化剂、丁基黄药为捕收剂、硫化时间4 min时,可实现自然矿浆环境中氧化铜钴的选择性分选;以磁场强度1.1 T、磁场流速1.0 cm/s、磁脉动频率16 Hz为磁选条件,磁选氧化铜钴矿硫化浮选的尾矿,可获得良好的铜钴矿磁选效果。针对含铜1.68%、含钴0.165%、氧化率94.05%的原矿,铜钴矿分选作业采用四段氧化铜浮选、三段氧化钴浮选和两段磁选的开路试验,获得了产率20.99%、铜品位6.67%、铜回收率79.91%、钴品位0.396%、钴回收率51.70%的氧化铜钴粗精矿。对开路试验获得氧化铜钴粗精矿进行硫酸浸出,用98%硫酸调节浸出矿浆酸度,在液固比5∶1、浸出时间4 h、搅拌速度200 r/min、浸出终点pH值约1.5的条件下,铜的浸出率为97.96%,钴的浸出率为91.08%,吨铜净酸为0.96 t酸/t铜。本文的研究结果可为同类型矿石的选冶处理提供一定的技术参考。

高硫铜尾矿制备多孔陶瓷材料及其孔结构性能研究

以高硫铜尾矿为主要原料制备多孔保温陶瓷材料。首先对尾矿进行浮选和磁选脱硫,将尾矿中的总硫含量从6.40%降低至0.69%,然后通过条件实验研究了原料配比、粉磨时间、发泡剂用量对多孔陶瓷材料表观密度和抗压强度的影响。当脱硫铜尾矿用量为60%、钾长石用量为20%、钠长石用量为15%、硅微粉用量为5%、发泡剂SiC用量为0.3%、粉磨时间为40 min时,多孔陶瓷性能最佳,表观密度为412 kg/m^(3),抗压强度为2.94 MPa,采用工业CT对多孔陶瓷材料的孔结构进行分析,多孔陶瓷的总孔隙率为56.93%,其中闭合孔隙率高达56.51%,平均喉道长度为1357.1μm,有较高的封闭性,为多孔陶瓷提供了优良的保温隔热性能。

脉动高梯度磁选分离微细铜钼混合精矿试验研究

黄铜矿(顺磁性)和辉钼矿(逆磁性)存在微弱的磁性差异,可以通过高梯度磁选分离。采用SLon-100型周期式脉动高梯度磁选机,对金堆城钼业某铜钼混合浮选粗精矿(铜、钼品位分别为14.42%和12.40%、-0.019 mm产率83.80%)进行了黄铜矿与辉钼矿分离试验研究。结果表明,在脉动冲程为5 mm、脉动冲次为150 r/min、棒介质直径为1.5 mm、矿浆流速为2.0 cm/s、粗选磁感应强度为1.6 T、扫选磁感应强度为1.7 T的条件下,经1粗1扫脉动高梯度强磁选,获得了产率48.64%、铜品位22.82%、钼品位4.40%和铜回收率77.82%的铜精矿,及产率51.36%、铜品位6.16%、钼品位19.96%和钼回收率82.73%的钼精矿,实现了有效的微细粒铜钼矿物分离。研究结果证明了脉动高梯度磁选分离微细粒铜钼混合精矿的有效性,可以为类似铜钼混合精矿的绿色分离提供指导。

高砷铜精矿硫化钠-氢氧化钠碱浸除砷

云南某高砷铜精矿铜品位为13.46%,含砷质量分数为5.17%,主要矿物为黄铜矿、黄铁矿、毒砂、含砷黄锡矿、锡石和镁铝硅酸盐。在硫化钠-氢氧化钠碱性体系下浸出高砷铜精矿的砷,系统研究工艺参数条件如氢氧化钠浓度、硫化钠用量、浸出温度、转速、液固比、浸出时间等对砷脱除率的影响。结果表明,上述工艺参数条件均对砷的碱浸脱除率影响较大,最佳浸出工艺条件为:氢氧化钠浓度5 mol/L、硫化钠浓度为50 g/L、浸出温度90℃、转速为1000 r/min、液固比为10∶1、浸出时间为3 h,在此最佳条件下可最终获得砷去除率为60.55%的技术指标。采用EMPA-EDS对碱浸渣进一步分析发现,采用硫化钠-氢氧化钠碱性体系浸出可完全溶解高砷铜精矿中的毒砂,浸出渣中主要含砷矿物为含锌硫砷铜矿和砷黝铜矿;浸出过程形成的氢氧化铁以及脱水后生成的氧化铁覆盖在含砷矿物表面,阻碍了碱性浸出剂与矿物的充分接触,影响了浸出过程传质效果。

高铅铜合金粉制备技术及应用

使用纯度超过99.9%的铅粉和铜粉为制作高铅铜粉末的原材料,通过计算选取合适的参数,利用GM行星式球磨机在氮气和冷却水的保护下进行球磨,从而制取出高铅铜合金粉。通过实验将所制取的高铅铜粉末使用激光熔覆技术应用到轴瓦加工中,对比应用前后轴瓦材料的磨损程度,根据得出的磨损体积进行对比。实验结果证明熔覆层的耐磨性是原本材料的5倍多。应用高铅铜粉进行熔覆后,材料耐磨性能得到明显提高,将高铅铜粉末应用于轴瓦加工中能够提高轴瓦的耐磨性,具有较好的应用价值。

高冰镍浸出渣还原浸出工艺研究

以湿法冶炼高冰镍过程中产生的高冰镍浸出渣为研究对象,采用二氧化硫对高冰镍渣加压还原浸出,考察了初始硫酸浓度、液固比、通气方式、浸出温度和浸出时间对高冰镍渣还原浸出过程铜、铁行为的影响;对还原浸出液采用置换沉淀和冷冻结晶的方法,对还原浸出中铜和铁进行分离回收。结果表明:在初始硫酸浓度100 g/L、液固比6 mL/g、反应时间3 h、反应温度90℃、二氧化硫分压0.15 MPa的条件下,铁和铜的浸出率分别为99.35%、77.46%,浸出液中铁几乎全部为亚铁离子;在硫酸含量20~30 g/L、温度70℃、铁粉加入量5.7 g/L、反应时间40 min的条件下,对还原浸出液进行置换沉铜,沉铜率达到了99.70%,渣含铜为67.91%。在温度—10℃、保温时间20~30 min、初始硫酸浓度100 g/L的条件下,对沉铜后液进行冷冻结晶制备硫酸亚铁,铁沉淀率达到了72.6%,七水硫酸亚铁纯度达到了92.93%。

非晶合金电机性能分析及铜耗优化

针对新型软磁材料非晶合金在电机中的应用对电机性能影响的问题,首先测试对比分析了新型软磁材料与普通硅钢材料损耗等性能,验证了其应用于高效电机的可行性,然后对同结构的非晶合金电机和传统硅钢电机进行了初步对比分析,研究表明非晶合金电机铁耗仅为传统硅钢的10%左右,但其铜耗升高28%左右,致使电机效率提升效果不明显。最后针对非晶合金电机铜耗产生机理进行了分析,根据电机铜耗增加的原因,对电机结构有针对性地进行调整优化。对优化前后电机铜耗、铁耗以及效率等电机性能参数进行对比分析,研究结果表明优化后电机本体效率可达到98.14%,相对优化前提升1.012%,比传统硅钢电机效率提高1.54%。

Xe^(23+)离子束轰击低温工况下的无氧铜表面解吸性能研究

强流重离子加速器运行时产生动态真空效应引起束流寿命缩短,需安装无氧铜束流准直器来降低该效应。为探究无氧铜材料在离子束轰击下的解吸性能,本工作设计并研制了满足低温工况的解吸率测试装置,在兰州重离子加速器国家实验室利用Xe^(23+)离子束完成了无氧铜温度在4.2 K、20 K、77 K和300 K,以及束流能量为0.58 MeV/u、0.96 MeV/u和1.3 MeV/u的在束试验。结果表明,离子束轰击无氧铜表面时解吸出最多的分子为H_(2),其次分别为H2O、CO、CO_(2)、Ar和O_(2);当温度为4.2 K、束流能量为0.58 MeV/u时无氧铜解吸出H2的比例为87.74%。在同一能量下,随着无氧铜表面温度的升高,解吸率呈增加趋势,能量为0.58 MeV/u时,4.2 K下无氧铜的解吸率仅为25 mol/ion,小于300 K时的600 mol/ion,表明温度越高其解吸产额越大。在同一温度下,随着束流能量的升高无氧铜表面解吸率增加,但增加趋势逐渐减缓,解吸产额趋向饱和。