國家大力發(fā)展新基建，對很多新材料而言，是十分難得的機遇。近幾年備受關(guān)注的一種新材料——銅鐵合金，自帶優(yōu)勢明顯、應(yīng)用前景廣闊，且我國在該領(lǐng)域的相關(guān)技術(shù)在國際上已處于***地位，使其未來發(fā)展被普遍看好。中南大學(xué)副校長周科朝曾說，將銅、鐵這兩種古老的金屬結(jié)合在一起，有望煥發(fā)新的生機并將產(chǎn)生新的廣泛的應(yīng)用，銅鐵合金材料將帶來一代材料應(yīng)用的技術(shù)***。

一、抓住時代機遇?“銅鐵合金”引發(fā)關(guān)注

業(yè)內(nèi)連續(xù)舉辦的兩次***研討會議，使“銅鐵合金”逐漸進入大眾視線。特別是兩次會議的宣傳標題，“銅鐵合金，大有作為”“銅鐵合金，揚帆起航”，醒目又貼切，不僅點明了會議宗旨，也很好地詮釋出了當前市場對“銅鐵合金”新材料的關(guān)注與期待。
從工信部的相關(guān)舉措和行業(yè)協(xié)會對該新材料技術(shù)研發(fā)的肯定中，我們能感受到這份關(guān)注。

2020年，工信部委托中國有色金屬工業(yè)協(xié)會開展擴大銅高端材料消費策略研究，經(jīng)多次研討，選擇以銅鐵合金和銅水管為切入點，打造典型示范應(yīng)用，挖掘銅合金消費潛力。同年，工信部還對新材料應(yīng)用開展了首批次應(yīng)用保險補償機制工作，以此拓展產(chǎn)品新應(yīng)用領(lǐng)域，工信部提出倡議和鼓勵：“希望通過研討會的契機，上下游擴大合作，共同提升銅鐵合金材料發(fā)展水平，為我國有色金屬工業(yè)建設(shè)做出貢獻。

二、銅鐵合金具有獨特“魅力”

高鐵含量銅鐵合金是以銅為基添加鐵元素的銅合金體系，以一定比例構(gòu)成的銅鐵合金，兼?zhèn)溷~的高導(dǎo)電率、導(dǎo)熱率和鐵的高導(dǎo)磁率，是一種典型的結(jié)構(gòu)功能一體化的復(fù)合材料。

銅鐵合金的優(yōu)勢不勝枚舉，從產(chǎn)品性能看，它具有優(yōu)異的機械性能、導(dǎo)電導(dǎo)熱性能和電磁屏蔽性能。如，經(jīng)測試CuFe10的導(dǎo)電性能是現(xiàn)錫磷青銅的4倍、力學(xué)性能也高于現(xiàn)錫磷青銅，其具有廣泛替代老體系銅合金的潛質(zhì)。特別是它的寬頻譜的***電磁屏蔽性能，是其他銅合金無法比擬的。在全世界范圍內(nèi)，汽車、PC、電氣電子機器、產(chǎn)業(yè)機械、機器人控制設(shè)備等高端裝備因電磁場影響而產(chǎn)生的很多問題和故障，銅鐵合金可以很容易解決。另有***新研究成果揭示，由于銅鐵合金特殊的電化學(xué)特性，其還具有優(yōu)異的抑菌和殺毒功能。

從生產(chǎn)成本看，鐵在金屬原料中是目前***易獲得和***廉價的產(chǎn)品，在當前銅合金體系中高鐵含量銅鐵合金的原料成本是相對較低的。從生產(chǎn)環(huán)節(jié)看，鐵的添加不會產(chǎn)生有害物質(zhì)，回收利用時同樣不存在有害物質(zhì)。

基于上述性能優(yōu)點，專家分析，銅鐵合金產(chǎn)品具有巨大的應(yīng)用前景。如銅鐵板帶可用于5G手機散熱板、屏蔽罩、大尺寸OLED背板材料、大尺寸LED顯示屏散熱板（在日本已經(jīng)應(yīng)用）、電連接器接插件、無線充電線路板、空調(diào)冷凝管等；銅鐵合金桿、棒、線、絲材可用于電磁屏蔽線、高保真音頻線、無人機高速電機用電磁屏蔽電線、高壓電纜線、機器人通訊控制線、射頻線、編織電磁屏蔽網(wǎng)/帶、海水養(yǎng)殖網(wǎng)箱、焊接絲材等；銅鐵合金粉末可用于剎車片、吸波屏蔽涂料、3D打印，醫(yī)用抗菌（如糖尿病傷口愈合）等；銅鐵合金在三相異步電機、注塑模具、電火花加工、電烙鐵頭、電工觸頭等方面也具有潛在的應(yīng)用前景。

三、從實驗室到工業(yè)化生產(chǎn)的“一步之遙”走了數(shù)十年

在過去近百年的研究開發(fā)過程中，雖然人們發(fā)現(xiàn)了銅鐵合金具有多種優(yōu)異性能且應(yīng)用前景廣闊，但由于銅與鐵的兼容性差，液態(tài)的銅和鐵有互不相溶的分離現(xiàn)象，銅鐵合金被稱為金屬材料中的“油”和“水”，因此，一直未能生產(chǎn)出具有真正使用價值的銅鐵合金。然而，世界各地的學(xué)者并未停止對銅鐵合金研究的腳步。

世界上對銅鐵合金研究***多的是在日本，已有超過30年的研究經(jīng)驗，主要集中在合金的制備技術(shù)和市場應(yīng)用方面，如新能源汽車配件，活塞頭、電子控制箱電磁屏蔽材料，剎車盤等；新型醫(yī)療機器制造，屏蔽箱體、屏蔽室、衛(wèi)生服等；新一代電子通信領(lǐng)域，通信基站的屏蔽材，熱擴散材料、連接器等；以及各類航空航天用電磁屏蔽線，船舶螺旋槳修理用焊條，散熱模具，放電加工線材等領(lǐng)域。但一直以來，銅鐵合金的工業(yè)化生產(chǎn)并未真正實現(xiàn)。

國內(nèi)對銅鐵合金的研究起步較晚，***初主要集中在大學(xué)院校，如大連鐵道學(xué)院對Cu-20%Fe原位復(fù)合材料的研究，重慶理工大學(xué)對高強高導(dǎo)Cu-Fe合金的研究進展，上海理工大學(xué)對不同成分銅鐵合金組織與性能變化研究，浙江大學(xué)對銅鐵合金均勻化熱處理的研究，中南大學(xué)對銅鐵合金制造、組織性能演變的研究等等，大多停留在實驗室階段。直到有了企業(yè)的積極參與后，銅鐵合金的命運才發(fā)生真正的改變。

四、“銅鐵合金”的未來

對于銅鐵合金的未來發(fā)展，記者在采訪時感受到，大家的想法基本一致，銅鐵合金新材料前景廣闊，現(xiàn)已擁有世界***的技術(shù)，但在應(yīng)用領(lǐng)域還需要下大力氣研發(fā)、推廣。當前我國正面臨解決基礎(chǔ)材料“卡脖子”問題，打通國內(nèi)產(chǎn)業(yè)供應(yīng)鏈，構(gòu)建以國內(nèi)大循環(huán)為主體、國內(nèi)國際雙循環(huán)相互促進發(fā)展格局的新形勢，對于銅鐵合金新材料的研究開發(fā)及產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用，將是千載難逢的機遇。

中南大學(xué)材料學(xué)院院長李周告訴記者，當前，我國銅鐵合金的產(chǎn)業(yè)化制備技術(shù)，特別是銅鐵中間合金、銅鐵合金板帶箔材、銅鐵合金棒線和超細絲材的制備加工處于國際***水平，對其相關(guān)機理的研究走在前列，相關(guān)知識產(chǎn)權(quán)的申報工作已經(jīng)取得顯著進展。但是，目前針對該合金的應(yīng)用研究主要是日本和韓國的企業(yè)，國內(nèi)高校和生產(chǎn)企業(yè)在材料的服役性能研究和合金推廣應(yīng)用方面還存在很大差距，需要下大力氣。他認為高校和研究院所能針對銅鐵合金的短流程制備技術(shù)、特殊的物理特性和抑菌性能等方面開展系統(tǒng)和深入的研究；同時，基于銅鐵合金特殊的綜合性能，開展不同場景下的應(yīng)用研究。

一些企業(yè)表示，當前環(huán)境對銅鐵合金發(fā)展是一個非常好的機遇，因為國家在不斷地提出國產(chǎn)化，說明還有很多材料在依賴進口，“跟跑”國外，而銅鐵合金是那為數(shù)不多可以“領(lǐng)跑”的一種新材料，正因如此，今后需要投入更大的人力物力去研究，去保持這一***。他認為銅鐵合金未來的發(fā)展方向主要是應(yīng)用研究，如新基建領(lǐng)域、新一代通訊電子領(lǐng)域、各類航空航天用電磁屏蔽領(lǐng)域的應(yīng)用等。對于陜西斯瑞而言，未來他們將在生產(chǎn)制造、市場研究、標準化建設(shè)等方面著力，投入更先進的制造設(shè)備和制備工藝，實現(xiàn)銅鐵合金高純度、高一致性、高均勻性以及低成本制造。目前企業(yè)已獲得6項銅鐵合金***，并向國標委提交了銅鐵合金鑄錠、銅鐵合金板帶、銅鐵合金棒線行業(yè)標準文件，今后在知識產(chǎn)權(quán)保護方面還將不斷加強研究。

高鐵含量銅鐵合金材料是一個新體系，國外特別是日本從可見的報道中發(fā)現(xiàn)就有20多家研究機構(gòu)在從事相關(guān)研究，特別是在電磁屏蔽性、傳導(dǎo)散熱性、焊接性、抑菌性等研究領(lǐng)域擁有眾多成果，而我國在這方面幾乎空白。現(xiàn)在我們在材料產(chǎn)業(yè)化領(lǐng)域的突破只是萬里長征的***個里程碑，對其研究和應(yīng)用還需要大量的工作和投入，“大家肩負重要的歷史使命。” 鄭敦向記者透露，他們計劃在寧波金田銅業(yè)、陜西斯瑞，中南大學(xué)等“緊密合作推動體”的基礎(chǔ)上，吸引更多的應(yīng)用企業(yè)、生產(chǎn)企業(yè)、研究單位等加盟，重點在屏蔽、引線框架、焊接材料等的應(yīng)用上理清需求，制定目標計劃，分工合作提升研發(fā)效率。他同時建議媒體通過對該材料***而富有深度的報道，引起國內(nèi)廣泛的應(yīng)用領(lǐng)域***人士對該材料的興趣，進而促成“用、產(chǎn)、研、學(xué)、政”更廣泛的研發(fā)聯(lián)盟和政府政策、項目（資金）等的支持，為推動我國科學(xué)技術(shù)進步做出應(yīng)有的貢獻。

在業(yè)內(nèi)連續(xù)舉辦的兩次***研討會上，很多下游企業(yè)也表示出對銅鐵合金新材料的期待。一些企業(yè)表示十分關(guān)注銅鐵合金新材料的進展，希望其能盡快在新能源、電池等領(lǐng)域得到應(yīng)用。希望能盡快使銅鐵合金新材料應(yīng)用于大電流電纜、特種車輛生產(chǎn)等領(lǐng)域，并早日實現(xiàn)國產(chǎn)化替代。湖南大學(xué)副教授黃智文講述了土木工程上電渦流調(diào)向阻尼器、超高層超大跨度橋梁上對銅鐵合金新材料的需求應(yīng)用。更有企業(yè)提出嘗試將銅鐵合金材料應(yīng)用于光機電一體微型馬達中，替代原先的SPCC材料（沖壓+電鍍）的想法。

來源：有色新聞    作者：張小紅

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