铜冶炼渣作为火法炼铜工艺中产生的主要固体废弃物，含有丰富的铜（0.5%~4.6%）和铁（30%~49%），是具有重要回收价值的二次资源。然而，全球超过80%的铜渣仍采用堆存方式处置，既占用土地资源，又因铅、砷等有毒元素迁移释放而造成环境威胁。实现铜渣中铜、铁的高效回收，对保障资源安全和推动有色金属行业绿色转型具有重要意义。本文系统梳理了铜冶炼渣的物化特性与矿物学特征，深入分析了浮选、火法冶金（还原焙烧-磁选、熔融还原、氧化焙烧-磁选）、湿法浸出（化学浸出、微生物浸出）及联合工艺的技术原理与研究现状。面对当前铜铁分离效率低、铁资源回收率不高、二次渣难以全质化利用等共性挑战，未来研究可聚焦于铜铁协同提取机理、低碳强化技术，以及全组分梯级利用等方向，为铜冶炼渣的资源化、无害化与高值化利用提供理论支撑。

侧吹熔池熔炼炉喷枪的喷吹特性直接决定炉内反应强度和冶炼效率。本研究基于计算流体力学（computational fluid dynamics，CFD）对一种可旋转调节角度的新型侧吹喷枪强化熔池搅拌的过程开展机理研究，并优化其结构参数。采用流体体积（volume of fluid，VOF）多相流模型耦合Realizable k-ε湍流模型，对富氧侧吹熔炼炉内的气-液两相流动进行瞬态模拟，考察喷枪旋转角度（0°、15°、30°、45°、60°）对熔池内流场和搅拌性能的影响。结果表明，喷枪旋转角度对熔池流动具有非线性调控作用。 适度旋转（30°左右）可扩大气体扰动范围、提升界面更新率并改善搅拌均匀性；而旋转角过小（0°）或过大（60°）均会导致流场偏斜和局部混合不良。综上所述，新型侧吹可旋转喷枪通过优化旋转角度，可在强化熔池搅拌的同时兼顾炉衬保护与喷枪寿命延长。本研究为大型富氧侧吹炉喷枪设计优化提供了理论依据和工程指导。

多枪顶吹吹炼炉是国产新兴“热态三连炉”炼铜工艺中的核心装备之一，由于炉况波动性大，常出现参数调整滞后、生产连续性不佳等问题，其过程感知能力及智能决策水平有待提升。本研究基于冶金机理建模、工业数据采集以及软件开发等技术，构建了一套顶吹炉工艺决策优化系统。基于冶金反应机理建立了顶吹炉投入产出数学模型，实现了对熔剂量、风氧量等核心操作参数的定量计算；构建了关键过程参数推算模型，有效突破了连续冶炼工艺中的状态感知限制；通过系统集成将数据采集、模型计算等模块封装，搭建了完整的决策优化系统，实现了核心控制参数的精准计算与决策支持。该系统的应用不仅显著降低了人工操作的不确定性，也为热态三连炉连续炼铜工艺多工序间的动态协同调控提供了有效技术支撑。

针对5G通信设备高功率密度散热需求，创新性地提出了一种基于梯度孔隙率泡沫铜/铜网复合结构的薄型化均热板解决方案。通过双向孔隙梯度设计，在蒸发端采用热压技术将泡沫铜厚度从1.6 mm压缩至0.15 mm，形成高密度微孔结构以增强毛细力，冷凝端则配置150 μm孔径铜网优化工质回流路径，显著降低流动阻力。实验结果表明，该设计在65 W热负荷下可将温度波动幅度从10.3 ℃降至5.2 ℃（降幅49%），热阻（ΔR_th）低至0.080 ℃/W。此外，梯度结构使启动时间缩短至8 s，为微型化电子设备散热提供了新思路。本研究为高功率电子器件的微型化散热提供了兼具高效传热与结构可靠的新范式，其三级流道（蒸发端大孔→过渡层中孔→铜网小孔）设计理念可拓展至其他高热量密度应用场景。

铜及其合金因具有优异的导热性、热稳定性、力学性能及良好的抗中子辐照能力，被认为是聚变堆偏滤器热沉部件的首选结构材料。但是，对于铜材料在中子辐照离位损伤与嬗变反应所产生的氦协同作用下的相关机制，目前仍缺乏深入理解。本研究基于分子动力学方法，对铜离位损伤与嬗变生成氦的协同效应进行研究，着重分析了协同作用下铜内部位错形核机制，特别探讨了嬗变氦原子浓度（2000~8000 appm）、PKA入射能量（1.0~7.0 keV）以及模拟温度（100~900 K）的影响。结果表明，氦浓度的升高会增加点缺陷数量，加剧钉扎效应，促进位错密度上升并形成复杂的纠缠结构。PKA入射能量的增大会导致位错线长度和密度显著增加。在低温段，温度升高会促进级联中心位错纠缠结构的发展；而在高温段，温度升高会促进位错湮灭和断裂，导致级联中心位错纠缠结构瓦解。这些发现为聚变堆用抗辐照铜合金的设计提供了参考。

随着第三代半导体技术的发展，碲锌镉（Cd_1-xZn_xTe，0≤x≤1，简称CZT）晶体作为一种高效的半导体材料，已成功应用于多种探测器。该类探测器采用创新的一步转换技术，直接将高能射线转化为电荷信号，实现对射线能量、位置及时间的精准测量，可有效解决目前采矿业面临的高品位矿石减少、低品位矿石难选，以及分选设备响应慢、能耗高、噪声大等问题。本文综述了国内外CZT晶体的研究现状，对比了各类生长工艺的优缺点。同时，深入评估了CZT晶体组分均匀性控制、固-液界面控制以及晶体中缺陷控制与消除等技术。在此基础上，展望了CZT晶体的应用前景及发展趋势。

C19210合金属Cu-Fe-P系合金，主要应用于电子工业领域。为提高C19210合金的综合性能（强度和电导率），对其进行形变热处理，研究形变热处理对合金力学性能、电导率以及显微组织的影响规律。结果表明，C19210合金经900 ℃×120 min固溶处理后，采用一次冷轧（80%变形）+450 ℃×240 min时效，再经二次冷轧（50%变形）+450 ℃×60 min时效工艺处理，综合性能达到最佳，其维氏硬度为134HV，抗拉强度为445 MPa，电导率为88.4%IACS，伸长率为16.3%。显微组织分析发现，经过形变热处理，合金可获得细小再结晶组织和大量弥散分布的细小析出相，析出强化与细晶强化两者共同作用，使合金具有良好的电导率和强度。本研究为Cu-Fe-P系合金的性能优化与工程应用提供了理论依据和工艺指导。

铜及其合金具有塑性好、加工性能及导电导热性能优异等优势，广泛应用于电气、装备制造、国防及航空航天等领域。铜及其合金最为常用的防腐蚀方法是表面涂层技术，主要包括非金属涂层、金属涂层和石墨烯涂层。其中，非金属涂层可分为高分子涂层、自组装单分子膜和溶胶-凝胶涂层等，金属涂层可分为常规电镀涂层、热喷涂涂层和激光熔覆层等。本文从应用现状、主要腐蚀类型及常用防护方法等方面，综述了铜及其合金表面腐蚀防护涂层的研究发展现状，重点介绍了各类涂层的主要成分、制备方法、性能特点、研究现状、应用前景，以及防腐机理和存在的不足。同时，展望了铜及其合金表面腐蚀防护涂层的研究发展趋势，并提出了未来需重点关注的4个研究方向。

Cu-2.0Fe-0.03P-0.11Zn合金因成本低廉且具有良好的加工性能，是制造电连接器的优选材料。连续铸造作为该合金板带制备过程中的关键工序，其凝固组织对材料加工过程和最终产品性能具有显著影响。本文采用元胞自动机-有限元耦合模型（CAFE）法，对Cu-2.0Fe-0.03P-0.11Zn合金在连续铸造条件下的凝固组织演化进行了数值模拟。结果显示，模拟得到的柱状晶与等轴晶比例分别为87.4%和12.6%，与低倍组织实测结果（柱状晶比例88.6%、等轴晶比例11.4%）在晶粒类型、分布区域及形貌特征方面高度一致，验证了所构建模型的可靠性与准确性。在此基础上，研究了形核过冷度与形核密度对凝固组织的影响。结果表明：形核过冷度升高会导致等轴晶区比例降低，当形核过冷度从1 K提升至6 K时，等轴晶区面积占比由17.1%下降至9.2%；而形核密度的增加有利于等轴晶区比例的提高，随着形核密度由0.5×10⁹ m⁻³增大到40×10⁹ m⁻³，等轴晶区比例由10.4%上升至18.5%。

金属/金刚石复合材料具有优异的热学与力学性能，在热管理领域极具应用前景，但金属与金刚石（diamond）界面结合薄弱的问题，制约了其产业化进程。本文采用基于密度泛函理论的第一性原理计算，以铝（Al）、铜（Cu）、银（Ag）三种面心立方金属的（111）面与diamond的（111）面为研究对象，通过构建12.5%~62.5%浓度梯度的过渡金属铬（Cr）掺杂界面模型，系统探究Cr掺杂对界面结合性能的调控作用，结合表面弛豫、表面能、界面黏附功计算，以及差分电荷密度、态密度（PDOS）分析，揭示界面强化的微观机制。结果表明：Cr掺杂对Cu/diamond与Ag/diamond界面的强化效果显著，黏附功随掺杂浓度升高呈明显递增趋势，62.5%浓度时分别达到0.265 J/m²和0.254 J/m²，均显著高于12.5%浓度时的数值；而Al/diamond界面因本征Al-C极性共价键作用较强，电子结构饱和，Cr掺杂仅能将黏附功小幅提升至0.293 J/m²。界面电子结构分析证实：Cr的引入可通过Cr-3d轨道与C-2p轨道强杂化，形成稳定Cr-C共价键，重构界面电子结构；而Al与C已形成稳定的共价键，Cr难以参与有效杂化。本研究为金属/金刚石复合材料的界面优化设计提供了重要理论依据，对推动其在热管理等领域的应用具有指导意义。

WO₂是碳热还原WO₃制备WC的重要中间产物，系统研究WO₃→WO₂的碳热还原行为对高效制备WC至关重要。以Ar为反应气氛，结合热重（TG），X射线衍射（XRD），场发射扫描电子显微镜（FESEM）和热力学计算等方法，对碳热还原WO₃制备WO₂的反应行为进行了研究，重点考察了还原温度、C/WO₃摩尔比和反应时间对制备进程中样品物相转变和形貌演变的影响。结果表明，在室温至1200 ℃的变温实验中，WO₃优先还原成WO_2.72，之后还原成WO₂，最后生成金属W。物相转变规律与热力学理论计算结果相符。在1000~1050 ℃范围内，随着C/WO₃摩尔比的增加，反应产物中WO_2.72含量逐渐降低，WO₂含量逐渐升高，并且在C/WO₃摩尔比为1.1时可得单相WO₂。在整个碳热还原过程中，颗粒状WO₃优先与蜂窝状活性炭充分接触并均匀混合。随着反应时间的增加，两者间开始进行热量传输并发生反应生成柱状WO_2.72。之后，柱状WO_2.72再进一步被还原成椭圆形WO₂。并据此得出了制备分散性良好WO₂的最佳条件：还原温度为1050 ℃，C/WO₃摩尔比为1.1，反应时间为90 min。

在全球碳中和趋势下，开发高效低能耗的尿素合成技术具有重要意义。电催化技术可以在常温常压下直接将CO₂和硝酸盐（NO₃⁻）共还原合成尿素，是一种极具前景的策略，受到研究者广泛关注。然而，当前催化体系存在传质效率低、催化剂活性不足、稳定性差等问题，开发高效电催化剂依然面临巨大挑战。本研究通过简单的碱刻蚀方法，成功制备出蜂窝状多孔结构的AlCuZn合金催化剂。在设计环境条件下，AlCuZn-0.5催化剂在–0.3 V（vs. RHE）时尿素法拉第效率高达65.7%，是原始AlCuZn的1.4倍；产率为152.4 μg/（h·mg_cat），是AlCuZn的1.8倍。循环试验和反应前后的X射线衍射（XRD）结果表明，改性后的AlCuZn具有良好的性能稳定性与结构稳定性。刻蚀后的AlCuZn-0.5和Al-Cu-Zn之间具有更好的协同效应，有利于C-N偶联反应的发生，提高了尿素的选择性；多孔结构提高了反应物的传质效率，降低了电荷转移阻力，同时也能暴露更多活性位点，有效提高尿素的生成速率。本研究制备的AlCuZn-0.5在尿素电催化合成中具有广泛应用前景，为高效电催化NO₃⁻和CO₂的C-N耦合提供了新的设计思路。

针对江西铜业股份有限公司武山铜矿外排水硬度高（350~900 mg/L，CaCO₃）、季节性水源短缺及管道结垢风险问题，通过实验室小试筛选出国产争光树脂（工作交换容量550~600 mmol/L），优化运行参数（流速12 m/h，再生液浓度6%~8% NaCl），并在120 m³/h工业规模验证其可行性。结果表明：软化水硬度稳定控制在0~130 mg/L （以CaCO₃计），Ryznar稳定指数（RSI）6.0~7.3，再生盐耗210~245 g/mol。成本与现有取水方式相当，吨水处理成本为0.755元，其中：盐0.684元，树脂0.069元，电0.002元。再生废液中重金属浓度符合《GB 25467—2010》排放标准（Pb<0.37 mg/L，Zn<0.45 mg/L）。该技术可实现废水回用率100%，解决了南阳河季节性断流影响生产的问题，为高硬度矿山废水处理提供了解决方案。

针对某选矿厂铜硫分离工艺中存在的精选段尾矿铜品位偏高（>0.19%）、循环负荷大及铜硫分选效率低等问题，通过对现场工艺流程及精选段中间产品工艺矿物学进行系统分析，并结合中间产品磨矿小型试验及工艺流程优化工业试验，对原流程进行改造，最终形成了“一粗、三扫、两精”的铜硫分离精选段作业流程。工艺流程改造后，工业试验效果良好。与改造前相比，精选段尾矿铜品位由0.19%降至0.156%，精选段铜回收率由98.04%提升至98.56%，每年可创造经济效益约1600万元。