微量稀土La元素对变形无氧铜微观结构与性能的调控机制及工业应用研究

为解决无氧铜(OFC)中微量氧(O)元素对导电性和微观结构的影响问题，研究人员通过稀土微合金化方法，系统研究了微量La元素对挤压和冷轧态OFC的晶粒细化、织构演变及导电性能的调控作用。结果表明：添加330 ppm La使挤压态OFC平均晶粒尺寸从148.32 μm降至41.82 μm，Cube织构比例降低78.6%，导电率提升至102.18%IACS。该研究为IGBT模块用高性能OFC的开发提供了理论依据。

　　

在新能源和电力电子领域，绝缘栅双极晶体管(IGBT)作为能量转换的核心部件，其性能直接取决于封装材料无氧铜(OFC)的质量。尽管OFC号称"无氧"，实际生产中仍残留微量氧(O)元素——这些"看不见的破坏者"会显著降低导电率并恶化机械性能。更棘手的是，传统电解脱氧工艺虽能制备高纯铜粉，却难以应用于板带材生产。面对这一行业痛点，河南科学院等机构的研究团队另辟蹊径，通过稀土微合金化技术，在《Journal of Alloys and Compounds Communications》发表了开创性成果。

研究团队采用真空感应熔炼技术，以99.9999%(6N)电解铜为基材，通过添加不同含量的La元素制备系列OFC样品。结合EBSD(电子背散射衍射)和显微硬度测试等先进表征手段，系统解析了La对OFC多尺度结构的调控规律。

【The effect of trace rare earth La on the microstructure of extruded OFC】
EBSD分析显示，La的添加使挤压态OFC晶粒取向从{001}转向{101}。当La含量达330 ppm时，平均晶粒尺寸从148.32 μm锐减至41.82 μm，降幅达71.8%。更惊人的是，Cube织构比例骤降78.6%，最大极密度仅4.76，表明La能强烈抑制不利织构的发展。

【结论与意义】
研究发现La通过两种机制发挥作用：一方面形成球形第二相颗粒Cu₂La和La₂O₃，像"纳米吸尘器"般捕获氧杂质；另一方面通过钉扎晶界阻碍晶粒长大。在冷轧态样品中，La使S和Cube织构强度分别降低15.3%和12.1%，同时增强Copper织构。导电率测试显示，添加11 ppm La即可使OFC导电率提升至102.18%IACS(IACS:国际退火铜标准)，硬度维持在104.83 HV的优异水平。

这项研究首次阐明La对OFC织构演变的调控规律，破解了高导电与高强度难以兼得的行业难题。其成果已应用于IGBT模块用OFC带材的工业化生产，为轨道交通和智能电网等国家战略领域提供了关键材料支撑。特别是提出的"稀土净化-晶界调控-织构优化"协同作用机制，为开发新一代高性能铜合金提供了全新思路。