铜铬合金具有较高的强度、硬度以及良好的导电性和导热性等优点,已成为大功率真空高压开关触头材料的首选。目前CuCr合金的工业制备方法主要包括粉末冶金法、熔渗法以及真空电弧熔炼法,以上工艺存在工艺复杂、生产成本高以及成品率低等缺陷。基于此,课题组经过30余年的研究,成功开发基于铝热还原-电磁精炼熔铸-水气复合冷制备均质铜铬合金的第四代技术原型,并成功制备出CuCr25,CuCr40合金。实际研究发现电磁精炼熔铸过程中Cr偏析损失是造成合金中Cr含量低的直接原因。因此本论文旨在考察通过合适的精炼工艺参数抑制精炼熔铸过程中Cr的偏析损失,进而实现CuCr50高Cr含量致密合金铸锭的制备,并对其显微组织、合金性能以及热处理工艺条件对合金组织性能的影响规律进行系统考察。论文主要研究内容及研究结论如下:首先,采用单因素试验设计对电磁熔铸精炼过程进行研究,考察了精炼温度、精炼时间、熔炼渣型以及凝固冷却方式对精炼的合金铸锭质量影响规律。结果表明:铝热还原-电磁熔铸直接制备的CuCr50合金存在较多的气孔和氧化物夹杂等缺陷,经过感应电磁精炼熔铸可以明显消除气孔和夹杂等缺陷,提高合金质量。随着电磁精炼的温度升高,精炼熔铸后合金的气孔率显著降低,致密度显著升高;同时Cr相晶粒分布更均匀,合金的硬度和电导率均得到很好提升。电磁精炼时间延长有利于合金中气孔和夹杂物的去除,但是过长精炼保温时间会造成合金中Cr成分的偏析和损失。精炼渣有利于去除合金中氧化物夹杂缺陷,但不利于合金中的气孔去除;水气复合冷凝固利于合金中微观组织均匀化和Cr相粒径细化。因此合适的电磁精炼条件为:精炼温度为1850℃、精炼时间为90 min、不添加造渣剂、水气复合冷凝固。此时制备的合金样品的密度为7.96 g/cm3,孔隙率仅为0.88%,硬度为97.2 HB,电导率为10.43 MS/m。然后,对铝热还原电磁熔铸直接制备的铜铬合金进行了固溶热处理,考察了固溶温度和固溶时间对合金微观组织和性能的影响。固溶处理可使CuCr50合金中Cr相弥散分布在基体中并形成析出相,同时Cr在Cu基体中的固溶度提高,合金中微观气孔有降低趋势,随着固溶温度的升高,Cr在Cu基体中的固溶度也有提高的趋势。固溶温度950℃时,Cr相组织分布均匀,晶粒直径较小;当固溶温度提高至1000℃时,合金中开始出现明显的枝状晶体Cr相,且Cr相有团聚的趋势。随着固溶时间的延长,Cr相在Cu基体中的固溶度增加。固溶时间为100 min时,合金出现明显枝状晶体,Cr相晶粒聚集明显。合适的固溶工艺条件为:固溶温度为950℃,保温时间80min,此时CuCr50合金的Cr相分布最均匀,Cr在Cu基体中的固溶度提高到2.06%,电导率为9.68 Ms/m,硬度为 98.9 HB。最后,对固溶处理后的铜铬合金进行了时效热处理,考察了时效温度和时效时间对合金微观组织和性能的影响。时效处理后,Cr在Cu基体中的固溶度明显降低,与时效处理前相比,合金的电导率增加,但硬度下降。时效温度由450℃增加到500℃时,合金的电导率和硬度均提高;当时效温度进一步提高到550℃时,合金硬度进一步提高,但合金电导率反而下降。时效温度500℃,时效处理2h,合金的硬度为82.1 HB,电导率为10.25 Ms/m;时效处理3 h时,合金硬度为89.5 HB,电导率为14.61 Ms/m;时效处理4h,Cr相粒子开始团聚,出现过时效,合金的硬度进一步提升到95.7HB,但电导率反而下降到11.68Ms/m。合适的固溶时效热处理工艺条件为:固溶温度950℃、保温90min,时效温度为500℃,时效时间3h。采用确定的合适的电磁精炼工艺条件和热处理工艺条件制备出最终的CuCr50合金铸锭。其中Cr的质量分数为48.45%,密度高达7.96g/cm3,致密度高达99.18%。CuCr50合金的电导率为15.16MS/m,硬度为104.7HB。