功率超声作用于液体时,会引发独特的声空化效应,将其应用于金属材料的熔化及凝固过程,已成为合金凝固组织调控的研究热点之一。近年来,随着大功率超声波发生器的不断完善,超声熔体处理技术在改善镁合金、铝合金及其复合材料方面的应用越来越受到重视。然而,受限于高温工具头和换能器的制造工艺,超声熔体处理技术在铜合金及复合材料相关应用却鲜有报道。得益于Sialon耐高温陶瓷工具头的发展,本论文将其应用于Cu-Cr假合金的超声熔体处理过程,并研究了超声改性对Cu-Cr假合金的微观组织、结构和力学性能的影响。首先,联系超声设备厂家针对Sialon工具头设计定制了频率为20 k Hz、功率为2.5k W的超声发生器,在此基础上,利用所设计的Sialon工具头,在非真空条件下成功向Cu-2Cr合金熔体中引入了超声振动。经过1 min超声熔体处理的Cu-2Cr合金组织均匀致密,没有明显的铸造缺陷,组织中仅包含Cu相及Cr相,无其他相产生。超声前后显微组织的对比表明超声处理可以显著改善合金的铸态组织,细化基体晶粒尺寸,且施加1 min超声处理后,凝固组织中分布着大量细小而弥散的纳米级析出相。微观成分的分析表明,超声处理后的合金相比未施加超声的合金,Cu基体具有更高的固溶度。力学性能检测的结果表明,超声处理后的Cu-Cr的合金由于上述组织变化,其显微硬度、抗拉强度、延伸率同时得到提升。经超声处理后,Cu-2Cr合金的硬度达到97±1.0 HV,极限抗拉强度由330 MPa提高到390 MPa,延伸率由15.86%提高到20.32%;由于合金硬度的提高以及显微组织中Cr粒子形貌和分布形态的变化,Cu-2Cr合金的磨损机制发生改变,在公称载荷为60 N或滑动速度为0.12 m/s的条件下,磨损率从0.0074 mg/m降至0.0041 mg/m。在此基础上,设计了集成超声熔体处理功能的真空感应熔炼炉。在真空条件下施加了超声熔体处理,并对超声处理后的样品进行形变、热处理及时效工艺研究。对轧制后的Cu-2Cr合金进行了微观组织分析,研究表明,施加超声后合金组织中团聚的Cr纤维结构减少,弥散而又细小的Cr析出颗粒明显增多。这是由于施加超声处理后,铸态合金基体中固溶的Cr含量增加,导致在完全时效时组织中析出颗粒的体积增多。合金时效后电导率的变化遵循Awami相变动力学方程:即合金中析出颗粒的体积增多,电子的散射作用弱,电导率提高。在真空条件下施加超声处理的效果与非真空条件类似,合金硬度、抗拉强度、延伸率都有所提升。最佳的时效工艺为:400℃时效1小时,此时Cu-2Cr合金的显微硬度达到了155±3.6 HV,抗拉强度可达523.37±2.77 MPa,延伸率为13.89%。对于经过形变-时效-热处理工艺后的样品,施加超声前后样品抗拉强度提高了28 MPa,延伸率提高了2.63%。