高压流变铸造铜合金凝固特性与其电导率和力学性能的规律性研究

实现流变压铸生产铸铜转子装配电机将大大提高电机效率，降低电机成本，对节能减排具有极大的促进作用。项目围绕生产高质量铸铜转子，针对易出现的质量缺陷，研究低固相率铜合金在高压条件下的凝固特性及其表现出来的铸件流变性、电性能和力学性能的规律性。研究中特色地采用3DmicroCA-Solidification模型，模拟合金的凝固状态，预测组织偏析现象；采用微观组织三维重构技术的表征方式，探讨铸件微观结构中的固溶体、共晶组织、气孔、液相偏析等的空间形式和分布。拟解决的关键是：铸铜转子成型中的液相偏析形成机理，铸件微观组织结构影响电机鼠笼转子电性能的规律和微观组织三维重构、表征方法及与之相关的图像处理技术。通过本项目的研究掌握基于Cu-Ag-Re和Cu-Ca-Re两类铸铜电机转子的流变压铸规律，指导流变压铸工艺设计、设备选型，缺陷预测和充型过程控制，实现为江西地方特色铜加工产业提供服务宏伟目标。

采用LSPSF半固态浆料制备装置制备浆料，利用200吨液压机及半固态挤压铸造设备进行挤压铸造成型。从合金配制（Cu-Ca合金）、浆料制备、流变挤压铸造、微观组织模拟及三维重构等方面进行了研究。获得了以下重要成果：1）通过Cu-Ca组元合金的配制,获得了微量Ca对Cu-Ca合金显微组织和性能的影响规律;2）通过计算机模拟和实验，研究并获得了合金的凝固特性;3）基于相场法模型，在微观组织及三维重构、表征方法及与之相关的图像处理技术方面，得到了好的研究和应用;4)基于LSPSF半固态浆料制备技术，开发了流变挤压铸造Cu-Ca合金的新工艺，改善了其微观组织，提高了力学性能和导电性能。