铜铬合金具有较高的强度、硬度以及良好的导电和导热性，是大功率高压真空开关触头的首选材料。但现有的粉末冶金、熔渗法与真空自耗电弧重熔法均是以高纯铜粉和铬粉为原料，经压制坯锭，再在高真空/高纯保护气氛下进行烧结或熔炼，存在工艺复杂、生产成本高等缺陷。课题组经过20多年的系统研究，开发出以氧化铜、氧化铬和铝粉为原料，采用铝热还原-熔渣精炼法制备均质高致密度铜铬合金触头材料第四代制备技术，成功制备出组织成分均匀、晶粒细小、致密度高的铜铬合金铸锭。本文在前期研究基础上，系统分析了制备的CuCr25、CuCr40合金热处理前后的微观组织、强度等性能变化，并制备出10kV的模拟真空灭弧室对所制备的CuCr25、CuCr40作为触头材料进行了全面的电性能评价;最后以电性能评价结果为指导，提出了原位添加合金组元改善CuCr合金微观组织性能的新思路。
　　论文主要研究内容和取得的研究成果如下:
　　首先，对所制备CuCr25、CuCr40合金热处理前后的微观组织、强度等性能指标进行了系统分析。热处理会使合金中Cr相析出长大，随着合金中铬含量的增加Cr相析出长大趋势越大。与CuCr25合金相比，CuCr40合金在热处理过程中Cr相粒径长大幅度明显加剧，且有团聚趋势。
　　其次，制备出10kV的模拟真空灭弧室，对所制备的CuCr25、CuCr40作为触头材料进行了全面的电性能评价。课题组开发的铝热还原-熔渣精炼法制备的CuCr合金触头具有良好的耐电压能力、抗冲击能力、截流能力与抗熔焊能力等性能，耐电压能力为70kV左右，大于额定42kV工频电压;抗冲击能力最高达160kV，远大于额定冲击电压85kV;截断电流值CuCr25的小于0.7A，CuCr40的小于1.6A，远小于标准3.5A;熔焊力在190N左右，满足行业100～200N的标准。但是热处理会恶化所制备的CuCr合金触头材料的抗冲击能力、抗熔焊能力以及截流能力等性能。因此，与传统制备方法相比，铝热还原-熔渣精炼法制备的铜铬合金触头材料可以取消热处理工序。但本方法制备的铜铬合金触头材料开断能力不够理想，对使用寿命有所影响。
　　然后，基于电性能评价结果，为提高所制备CuCr合金触头材料的开断能力，提出原位添加合金组元新思路，即在铝热还原过程中通过合金组元相应氧化物的还原原位添加合金组元。系统考察了添加Nb、Co、Si、Fe等合金组元对CuCr合金微观组织的影响规律。研究发现:加入少量Si可以起到细化晶粒的作用，加入量过高会造成CuCr合金微观组织性能恶化，不利于其电性能改善。随着Nb含量的增加，Cr相粒子变得粗大，且Nb的加入降低了Cr在Cu中的固溶度。添加Co可以提高Cu和Cr相之间的浸润性以及Cu与Cr的固溶度，使合金致密性提高，晶粒细化，利于其电性能改善。随着Fe含量的增加，合金中Cr相颗粒显著细化，同时Cr在Cu相中的溶解度显著增加，Cr在合金中的分布更加均匀弥散，也必将促进其电性能的提高。
　　最后，在还原原位添加Fe组元的基础上，提出了以氧化铜、氧化铁和铝粉为原料，采用铝热还原-熔渣精炼法直接制备低成本高性能CuFe合金的新方法，进行了初步的试验探索。结果表明:分批加料进行铝热自蔓延可以显著提高合金收率，配料中适当降低配铝系数可以显著降低合金中的铝残留量。熔渣精炼后可以有效消除CuFe合金中的气孔和氧化物夹杂制备出致密均匀的合金铸锭。