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冷却水套是闪速炉和炼铁高炉等冶金炉的关键冷却元件，实现强化冶金的同时，保护炉衬，延长炉寿。冷却水套材料的选择是决定冶金炉中炉壁传热效果的关键，直接影响冶金炉的寿命、生产效率和能耗。埋管式铸铜水套具有工艺流程短，冷却效果好等优势,逐渐成为国内外冶金炉首选关键冷却设备。但现有Cu/Cu水套，Cu管铸造过程中易熔穿；Cu/钢水套，Cu、Fe互溶度低，Cu/钢冶金结合难，有间隙存在，钢管导热差；Cu/NiCu合金水套，NiCu合金管导热率低。后两种铸铜式水套，预埋管熔点高，为了与铜本体冶金结合，铸造过程中铜液浇注温度过高，导致铜液吸气严重，铜本体中产生大量气孔。因此，开发熔点较高，适合纯铜浇注温度要求，且与铜本体容易冶金结合，导热率适中的合金材料是制备高性能铸铜冷却水套的关键问题。本文以铜-镍-铌合金为研究对象，系统研究合金成分和熔炼工艺对合金组织、导热性能及熔点的影响规律，建立合金成分、熔炼工艺与合金组织、熔点及导热率之间的关系。获得主要结论如下：（1）采用一次熔炼法，难以将高熔点Nb元素溶入Cu-Ni合金。采用二次熔炼法，按Ni：Nb质量比1:1，制得Ni-Nb中间合金，其熔点为1183℃，可将高熔点Nb元素以Ni3Nb、Ni8Nb等第二相形式溶入Cu-Ni合金。（2）本文条件下，Cu-Ni-Nb合金基体组织为Cu-Ni固溶体，基体中分布着富铌第二相。合金晶粒随Nb元素的增加而变细，随Ni元素的增加而变粗；合金第二相含量随Nb元素增加而变多，随Ni元素的增加而减少。Cu-30Ni-5Nb合金晶粒最细小，二次枝晶间距为10μm，Cu-20Ni-10Nb合金中第二相含量最高，其质量分数为16.3%。（3）Cu-Ni-Nb合金中Nb元素以Ni3Nb、Ni8Nb等第二相形式存在，减少了固溶在铜基体中的镍元素，合金的导热率随Nb含量的增加而提高，但合金熔点随着Nb含量的增加有所下降。Cu-Ni-Nb合金中镍主要固溶在铜基体中，合金熔点随Ni元素的增加而提高，而合金导热率随Ni元素的增加而降低。（4）同一成分，不同制备工艺获得合金组织不同。电弧熔炼+水冷铜坩埚冷却制备的合金，其合金组织较细小，导热率低；感应加热熔炼+石英玻璃管冷却制备的合金，其合金组织较粗大，导热率较高；制备工艺对合金熔点影响不大。电弧熔炼的Cu-20Ni-3Nb合金导热率为43.23W/m·k，熔点为1146.75℃，感应熔炼的合金导热率为53.73W/m·k，熔点为1143.74℃。（5）时效处理能使合金组织变粗大，析出相增多，合金导热率获得提高。Cu-30Ni-1Nb-1Fe合金铸态时二次枝晶间距为18μm，第二相质量分数为1.1%，合金导热率为20.94W/m·k；Cu-30Ni-1Nb-1Fe合金时效态时二次枝晶间距为21μm，第二相质量分数为2.4%，合金导热率为24.30W/m·k。（6）通过正交试验，获得电弧熔炼+水冷铜坩埚冷却制备工艺的最佳成分为Cu-30Ni-10Nb，其熔点为1153.30℃，导热率为36.98W/m·k。