Cu-Cr合金由于其热处理后具备较高的强度和硬度,同时兼具优越的导电导热性及抗腐蚀性,因而在很多行业都得到了广泛应用。高Cr成分Cu-Cr合金被广泛应用于中压电触头材料。由于溶质Cr与基体Cu的互溶性极差,其制备难度相当大。本文采用真空感应熔炼工艺制备Cr质量分数为10%-25%的Cu-Cr二元合金,并重点研究了应用最广泛的Cu-25Cr合金的相关凝固机制及制备方案。通过金相分析研究各工艺参数对Cu-25Cr合金凝固组织形貌的影响。同时使用有限元方法、相场法、耗散粒子动力学方法对Cu-Cr二元合金凝固过程进行数值模拟计算,解释了Cu-Cr二元合金凝固过程中富Cr相的相分离机制,并定量分析不同条件下富Cr相的偏聚程度。同时,通过真空电弧熔炼工艺制备出对应成分的Cu-25Cr合金作为理想组织参照物。并对比分析了两种工艺制备Cu-25Cr合金的优势与劣势。利用真空电弧熔炼工艺提供的较大过冷度,进一步分析了在不同工艺条件下合金凝固组织中富Cr相的偏聚情况。综合分析发现:(1)随着Cr成分增加,富Cr相偏聚程度及尺寸增大。(2)一定冷速范围内,随着冷却速率降低,富Cr相偏聚倾向加重,在一定动力学条件下发生宏观尺度的偏聚上浮现象。(3)在充足动力学条件下,受Marangoni效应影响,Cu-25Cr合金的宏观偏聚组织由分层状变为球状团聚态。(4)合金凝固组织中的富Cr相偏聚情况受溶质Cr扩散状况影响,当溶质Cr未充分时,凝固组织中富Cr相呈梯度分布。