銅，作為第三大金屬材料，以其高導電性和耐蝕性等顯著優(yōu)點，在交通、通訊、軍工等多個領域扮演著不可或缺的角色。我國銅加工材年產(chǎn)量高達1500萬噸，然而，高品質(zhì)銅合金的制備能力卻相對不足，這一瓶頸已成為國家重大裝備制造的一大挑戰(zhàn)。

在鑄造過程中，縮松、氣孔、裂紋、偏析等缺陷的控制是決定銅合金品質(zhì)的關鍵，這也是一個世界性的難題。

本成果在銅合金連鑄過程凝固組織電磁控制***技術方面取得了系列創(chuàng)新：

1、發(fā)明了電磁場調(diào)控下合金晶體生長原位可視化技術和裝置，實現(xiàn)了對不透明合金凝固過程中晶粒及缺陷形成的實時觀測和成像。該技術***揭示了大電流致枝晶尖端***現(xiàn)象及其機制，并確認電磁場主要通過改變凝固前沿溶質(zhì)的傳輸方式來調(diào)控晶體生長行為，而非傳統(tǒng)的電磁力碎斷枝晶的認知。相關研究成果“電場調(diào)控下晶體生長行為同步輻射原位可視化”入選2010年上海光源代表性用戶成果，發(fā)表的論文也被評選為2012年度北京光源用戶成果Highlights。

2、發(fā)明了非真空下大盤重銅鉻鋯圓坯水平連鑄電磁調(diào)控技術，填補了含Zr等易氧化元素銅合金非真空水平連鑄生產(chǎn)的國內(nèi)外空白。該技術成功鑄造出直徑87mm、長50m的高強高導銅鉻鋯合金圓坯。經(jīng)過行星軋制、熱處理等工序，生產(chǎn)的銅鉻鋯合金接觸線成品抗拉強度達到610MPa，導電率79.85% IACS，性能在國內(nèi)外報道中***高，已應用于京-滬高鐵。

3、發(fā)明了錫磷青銅板帶水平連鑄相向調(diào)幅磁場凝固調(diào)控技術，自2006年開始規(guī)模化生產(chǎn)。該技術使板帶坯沿厚度方向錫的宏觀偏差值由0.28減少到0.17，石墨模具的壽命周期由7天增加到12～14天，退火時間減少三分之一，成品率由67.9%提高到73.2%，噸電耗降低約150kWh。2007年，該技術應用于臺灣***伸銅科技有限公司的錫磷青銅生產(chǎn)線，2012年轉(zhuǎn)讓至韓國豐山銅業(yè)，成為我國冶金技術向發(fā)達工業(yè)體逆向轉(zhuǎn)移的典型案例。

4、發(fā)明了銅合金雙頻磁場及復合電磁場凝固調(diào)控技術，實現(xiàn)了大直徑（＞250mm）銅合金圓坯由垂直半連鑄向水平連鑄生產(chǎn)模式的轉(zhuǎn)變，生產(chǎn)效率提高3倍。目前，已有10條生產(chǎn)線投入運行，年產(chǎn)“電磁鑄坯”10萬噸。

5、發(fā)明了高致密度超級無氧銅電磁連鑄技術，實現(xiàn)了銅液中雜質(zhì)和氣體的快速上浮（排除），提高了銅坯的純凈度，改善了結(jié)晶機制，提高了等軸晶率，減輕或消除鑄坯表面振痕與熱裂等鑄造缺陷，提高了鑄坯內(nèi)部和表面質(zhì)量。所生產(chǎn)的銅坯，致密度高達8.92～8.94g/cm3，接近銅的理論密度8.96g/cm3；氧含量降低到10ppm以下，大大優(yōu)于國家標準（20～30ppm）。

相關論文被SCI收錄98篇，EI收錄177篇，獲授權發(fā)明***8項。自2006年起，成果已應用于國內(nèi)多家銅加工企業(yè)，實現(xiàn)規(guī)模化生產(chǎn)，并推廣至臺灣地區(qū)和韓國。新產(chǎn)品銷售額近30億元，近五年銷售額超過18億元（利稅1.2億元）。這些成果大幅提高了產(chǎn)品的技術附加值，提升了我國銅加工及相關產(chǎn)業(yè)的創(chuàng)新能力和國際競爭力。中國有色金屬工業(yè)協(xié)會組織專家鑒定認為，該成果達到“國際***水平，經(jīng)濟和社會效益顯著”。