在電力行業(yè)“以鋁節(jié)銅”的應(yīng)用中，我國(guó)銅鋁復(fù)合材料的技術(shù)創(chuàng)新不斷取得重大突破，不僅榮獲國(guó)家技術(shù)發(fā)明二等獎(jiǎng)，提出的“銅鋁復(fù)合導(dǎo)電扁排標(biāo)準(zhǔn)”也于近期獲得了國(guó)際組織認(rèn)可，成為有色金屬材料領(lǐng)域的國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)。  

全球首創(chuàng)實(shí)現(xiàn)大規(guī)模生產(chǎn)  

銅鋁復(fù)合材料是近年來(lái)在電力和工業(yè)電器行業(yè)發(fā)展起來(lái)的一種新型層狀復(fù)合材料，是一類(lèi)高性能的復(fù)合導(dǎo)體。銅鋁復(fù)合材料主要由鋁芯和銅包覆層組成，兼有銅的導(dǎo)電性能優(yōu)異、耐腐蝕性能好以及鋁的成本低、重量輕等特點(diǎn)。在用作高頻導(dǎo)線(xiàn)、大電流導(dǎo)電排等用途時(shí)，其導(dǎo)電性能幾乎與純銅導(dǎo)體相同。  

雖然材料優(yōu)勢(shì)明顯，但是國(guó)際上缺乏大規(guī)模生產(chǎn)的辦法。為了攻破銅鋁復(fù)合材料的技術(shù)難關(guān)，開(kāi)始了“水平連鑄法生產(chǎn)銅鋁復(fù)合導(dǎo)體材料”工藝技術(shù)及裝備的研發(fā)。  

“從北科大的實(shí)驗(yàn)室研究成果，歷時(shí)6年的創(chuàng)新研發(fā)，實(shí)現(xiàn)了如今的產(chǎn)業(yè)化規(guī)模生產(chǎn)。形成的一套完備的銅鋁水平連鑄生產(chǎn)加工技術(shù)及全套高端復(fù)合金屬材料生產(chǎn)加工設(shè)備。

一方面，需要大量的資金投入，另一方面，雙金屬?gòu)?fù)合鑄造過(guò)程冷卻控制成為產(chǎn)品質(zhì)量均勻性、一致性控制的重要瓶頸問(wèn)題?！斑@個(gè)時(shí)候只能迎難而上，終于突破了雙金屬?gòu)?fù)合鑄造最核心的冷卻控制問(wèn)題。2013年底，高性能銅鋁復(fù)合電力扁排系列產(chǎn)品開(kāi)發(fā)與應(yīng)用項(xiàng)目通過(guò)了國(guó)家鑒定，成為國(guó)內(nèi)外首創(chuàng)技術(shù)?！?/span>

“我們的技術(shù)使得銅鋁復(fù)合電力扁排得以大規(guī)模應(yīng)用，破解了過(guò)去生產(chǎn)流程長(zhǎng)、成材率較低、生產(chǎn)成本高、不能大批量生產(chǎn)的弊端。過(guò)去在銅鋁復(fù)合排生產(chǎn)上，只有歐洲的靜液擠壓法能生產(chǎn)出質(zhì)量好、滿(mǎn)足使用要求的產(chǎn)品，而其他技術(shù)產(chǎn)品質(zhì)量達(dá)不到工業(yè)大規(guī)模應(yīng)用的要求，且產(chǎn)品合格率很低。  

英國(guó)BRUKER公司的靜液擠壓法，只能實(shí)現(xiàn)銅鋁復(fù)合材料的小批量生產(chǎn)，不能大規(guī)模工業(yè)化，且技術(shù)工藝復(fù)雜、成材率低、成本很高，產(chǎn)品一直僅用于高端市場(chǎng)，不能滿(mǎn)足民用常規(guī)市場(chǎng)的巨大需求。我國(guó)首創(chuàng)的銅鋁復(fù)合材料連鑄直接成形技術(shù)的工藝成本只是靜液擠壓法的一半，雖然兩種方法的成材質(zhì)量相當(dāng)，但這項(xiàng)技術(shù)可以簡(jiǎn)化工藝、大幅降低成本，實(shí)現(xiàn)大規(guī)模生產(chǎn)。  

突破產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型升級(jí)瓶頸  

以?xún)r(jià)格低、密度小的鋁替代一部分銅，形成銅鋁復(fù)合材料用作電力傳輸和工業(yè)電器導(dǎo)體材料，是如今國(guó)內(nèi)外爭(zhēng)相研究開(kāi)發(fā)的熱點(diǎn)。比如，歐洲之星列車(chē)電氣系統(tǒng)上使用銅鋁復(fù)合產(chǎn)品，用來(lái)降低列車(chē)的重量；20世紀(jì)90年代銅鋁扁排還被用在高速渡輪上；近年來(lái)的低壓成套開(kāi)關(guān)柜里也使用銅鋁復(fù)合扁排降低成本。  

“銅資源在電力行業(yè)里的用量極大，因此開(kāi)發(fā)銅鋁復(fù)合導(dǎo)體材料，實(shí)現(xiàn)以鋁節(jié)銅，就是節(jié)約銅資源的重要途徑，也是國(guó)家中長(zhǎng)期發(fā)展規(guī)劃重點(diǎn)支持發(fā)展的新材料技術(shù)研究開(kāi)發(fā)方向之一?！?/span>

近年來(lái)，由于需求旺盛，國(guó)內(nèi)銅鋁復(fù)合扁排的開(kāi)發(fā)和應(yīng)用逐漸受到重視。采用套管拉拔、銅管澆鋁法生產(chǎn)的產(chǎn)品在一些電力領(lǐng)域也獲得了少量應(yīng)用，但由于套管拉拔等方法生產(chǎn)的產(chǎn)品界面結(jié)合強(qiáng)度較低，加工過(guò)程中易產(chǎn)生分離、鼓包現(xiàn)象，產(chǎn)品質(zhì)量參差不齊，無(wú)法滿(mǎn)足相關(guān)行業(yè)轉(zhuǎn)型升級(jí)的要求。  

如今，經(jīng)過(guò)多年的研發(fā)創(chuàng)新，我國(guó)銅鋁復(fù)合材料技術(shù)在電力行業(yè)的應(yīng)用已初見(jiàn)成效?！案咝阅茔~鋁復(fù)合材料連鑄直接成形技術(shù)是一種工藝流程短、自動(dòng)化程度高、生產(chǎn)效率高的國(guó)際先進(jìn)的銅鋁復(fù)合材料制備工藝。與現(xiàn)有銅排相比，使用銅鋁復(fù)合電力扁排可節(jié)約用銅量65%至80%左右，具有重量輕、方便運(yùn)輸和安裝、節(jié)約銅資源、成本低、導(dǎo)電性能高等優(yōu)勢(shì)。  

純銅排設(shè)計(jì)之初留有相當(dāng)?shù)脑O(shè)計(jì)裕度，所以銅鋁排產(chǎn)品的載流能力并不需要達(dá)到純銅排的100%，即使采用銅鋁排產(chǎn)品等截面積替換也完全可以滿(mǎn)足使用要求。以斷路器為例，在滿(mǎn)足設(shè)備性能要求下，如果等截面積替換，按重量算可節(jié)銅55%。  

除了節(jié)銅，銅鋁復(fù)合材料在電力領(lǐng)域應(yīng)用有兩大好處：輕量化、低成本化。在度電成本與傳統(tǒng)能源比并不占優(yōu)的情況下，對(duì)于新能源企業(yè)來(lái)說(shuō)。性?xún)r(jià)比更高、性能更好的銅鋁復(fù)合材料無(wú)疑給新能源企業(yè)帶來(lái)了福音，增強(qiáng)了競(jìng)爭(zhēng)力。

銅鋁復(fù)合材料另一大應(yīng)用是在傳統(tǒng)的輸配電領(lǐng)域?！斑@關(guān)系到未來(lái)導(dǎo)體技術(shù)朝哪個(gè)方向走的問(wèn)題。電網(wǎng)建設(shè)是國(guó)家的重點(diǎn)投資領(lǐng)域，我們的技術(shù)既可以在兼顧保障性能和運(yùn)行安全的前提下大幅降低輸配電導(dǎo)體的材料成本，又可以降低對(duì)銅資源的依賴(lài)，解決了電力行業(yè)面臨的大問(wèn)題。  

“由于綜合優(yōu)勢(shì)明顯，銅鋁復(fù)合材+料的推廣應(yīng)用，定將提高我國(guó)制造企業(yè)的國(guó)際競(jìng)爭(zhēng)力，幫助行業(yè)提質(zhì)增效，包括電力設(shè)備、工業(yè)電器等行業(yè)。”  

國(guó)內(nèi)市場(chǎng)推廣步履維艱  

在電力行業(yè)“以鋁節(jié)銅”，必須有兩個(gè)前提，一是要技術(shù)可行，二是要安全可靠?！氨M管開(kāi)發(fā)研究銅鋁復(fù)合材料的意義重大，但如果電力產(chǎn)品正常運(yùn)行得不到保障，那一切都是空談?！?nbsp;