成果信息
我國是世界第一銅消費大國，但75%的銅資源依賴進口。開發(fā)高性能銅鋁復(fù)合材料，替代廣泛應(yīng)用于信號傳輸、輸變電、儀器儀表等領(lǐng)域的純銅導(dǎo)體，對于推進以鋁節(jié)銅、緩解銅資源短缺具有重大意義。這項成果發(fā)明了高性能銅包鋁材料的連鑄直接復(fù)合及加工成形短流程技術(shù)，研制了連鑄成形關(guān)鍵裝備，突破了雙金屬連鑄直接復(fù)合界面控制、雙金屬復(fù)合材料加工協(xié)調(diào)變形等關(guān)鍵技術(shù)，開發(fā)出高性能銅包鋁電力扁排、銅包鋁扁線和圓線等產(chǎn)品。這項成果技術(shù)具有生產(chǎn)效率高、環(huán)境負荷低和成本低，可生產(chǎn)大斷面和異型斷面銅包鋁復(fù)合材料等特點。獲授權(quán)國家發(fā)明專利10項，已轉(zhuǎn)讓兩家企業(yè)實施，已建成年產(chǎn)千噸、三千噸、五千噸級銅包鋁復(fù)合材料生產(chǎn)線3條，可節(jié)銅70%以上，取得了顯著的經(jīng)濟和社會效益。)
背景介紹
銅或銅合金一直被視為同軸電纜內(nèi)導(dǎo)體的首選材料，但銅資源比較稀少，價格較高。隨著復(fù)合技術(shù)的不斷發(fā)展與進步，在保證導(dǎo)電性能的前提下采用復(fù)合技術(shù)，用廉價的金屬部分替代銅以降低生產(chǎn)成本，顯然是一個合理的研發(fā)方向，其中銅包鋁復(fù)合線材是純銅材料的比較理想的替代品。銅包鋁線的結(jié)構(gòu)特點是：外層為純銅或紫銅，其厚度較小，芯部為鋁金屬。銅包鋁線的制備工藝基本上均采用固相結(jié)合法，即通過塑性變形使兩金屬結(jié)合面接近到原子間距離，形成大量的結(jié)合點，經(jīng)過擴散熱處理，最終形成界面的牢固結(jié)合。工業(yè)上的制備方法主要有鑄造擠壓法、靜液擠壓法、軋制壓接法和包覆焊接法等，但這些方法普遍存在界面結(jié)合差和表面處理困難等缺點。北京科技大學(xué)謝建新等人開發(fā)了充芯連鑄復(fù)合法，這是一種適合于包覆材料熔點遠高于芯材的復(fù)合材料連鑄直接成形工藝，具有工藝流程短、所制備的坯料界面達到冶金結(jié)合、可實現(xiàn)大斷面復(fù)合坯料成形等優(yōu)點。 )
應(yīng)用前景
高性能銅包鋁電力扁排可廣泛用于現(xiàn)代化建筑的輸配電、電力成套開關(guān)設(shè)備的電力母線排、冶金、化工等低電壓大電流設(shè)備的主母線排。根據(jù)國家電器行業(yè)協(xié)會數(shù)據(jù)表明，輸配電設(shè)備的需求量將達到1800億元，其中母線槽產(chǎn)品占35%，可達600億元以上。如按目前全部使用銅扁排考慮，銅需要量巨大。使用銅包鋁母線槽可節(jié)約用銅量70～80％，有利于顯著減輕銅資源短缺壓力；按目前銅價7萬元/噸，鋁價為2.2萬元/噸計算，使用銅包鋁復(fù)合扁排可使母線槽產(chǎn)品綜合成本降低40%以上。銅包鋁復(fù)合電力扁排市場前景廣闊。推廣應(yīng)用這項成果技術(shù)，可以取得顯著的節(jié)銅效果，有利于緩解我國銅資源短缺問題，創(chuàng)造重大的經(jīng)濟社會效益。)
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