鉻鋯銅合金接觸線助力高鐵聯(lián)通世
1月8日，大連理工大學(xué)機(jī)械工程與材料能源學(xué)部李廷舉教授團(tuán)隊(duì)與企業(yè)合作研發(fā)的——鉻鋯銅合金接觸線制備技術(shù)，在我國(guó)京滬高鐵跑出了486.1 km/h，相當(dāng)于2010年最先進(jìn)的波音飛機(jī)起飛的速度，這是跑出的最高時(shí)速，刷新了高鐵試驗(yàn)運(yùn)營(yíng)的世界紀(jì)錄。
列車(chē)是通過(guò)接觸網(wǎng)取電，獲得高速前進(jìn)動(dòng)力。接觸網(wǎng)，也就是我們看到的懸掛在列車(chē)上方5米多距離的那些導(dǎo)線。但實(shí)際上，這些導(dǎo)線可不像看起來(lái)的那么普通，高鐵系統(tǒng)對(duì)接觸網(wǎng)導(dǎo)線性能有著極高要求，既要具有高強(qiáng)度、高導(dǎo)性，也要具有能夠承載大電流、耐高溫、抗氧化和耐腐蝕等性能。列車(chē)行駛時(shí)，受電弓將以每秒近100米的驚人速度刷過(guò)接觸網(wǎng)，受電過(guò)程哪怕有一剎那中斷，列車(chē)速度就會(huì)立即下降。尤其是當(dāng)列車(chē)時(shí)速接近300公里時(shí)，接觸網(wǎng)導(dǎo)線更是決定列車(chē)能否持續(xù)高速奔跑的關(guān)鍵因素之一。只有接觸網(wǎng)線路高度平順，導(dǎo)電性能絕佳，列車(chē)才能夠獲得持續(xù)強(qiáng)大動(dòng)力達(dá)到更高時(shí)速。然而在金屬材料學(xué)中，強(qiáng)度和導(dǎo)電率恰恰是一對(duì)矛盾，金屬?gòu)?qiáng)度越高，反而導(dǎo)電性越差；相反導(dǎo)電性越高，強(qiáng)度越差。因此尋找高強(qiáng)高導(dǎo)接觸網(wǎng)導(dǎo)線，一直被業(yè)界視為摘取高鐵牽引供電核心技術(shù)“皇冠上的明珠”。也體現(xiàn)了鉻鋯銅合金具有高強(qiáng)度、高導(dǎo)性，也要具有能夠承載大電流、耐高溫、抗氧化和耐腐蝕等性能。
李廷舉教授帶領(lǐng)團(tuán)隊(duì)成功研發(fā)的具有高強(qiáng)高導(dǎo)性能的鉻鋯銅合金接觸線，不但解決了銅鉻鋯合金在非真空下連鑄的世界難題，建成了世界第一條銅鉻鋯合金水平電磁連鑄生產(chǎn)線，還填補(bǔ)了我國(guó)高強(qiáng)高導(dǎo)接觸線制備技術(shù)的空白，使我國(guó)擁有了制造時(shí)速大于350公里/小時(shí)高鐵接觸線的技術(shù)及產(chǎn)業(yè)化能力。此外，銅鉻鋯接觸線的導(dǎo)電率比原來(lái)銅鎂合金導(dǎo)電率提高了約18%IACS，以京滬高鐵對(duì)開(kāi)列車(chē)數(shù)每日90對(duì)計(jì)算，每年節(jié)電可達(dá)6.8億度，約3.4億元。
金屬凝固領(lǐng)域的權(quán)威日本京都大學(xué)Hideyuki Yasuda教授曾評(píng)價(jià)李廷舉教授團(tuán)隊(duì)的工作“開(kāi)辟了合金凝固行為同步輻射研究領(lǐng)域新的思路和研究熱點(diǎn)”。 我國(guó)有色金屬工業(yè)協(xié)會(huì)鑒定該成果“國(guó)際領(lǐng)先水平，經(jīng)濟(jì)和社會(huì)效益顯著”。該成果還榮獲教育部技術(shù)發(fā)明一等獎(jiǎng)、中國(guó)有色金屬工業(yè)科學(xué)技術(shù)獎(jiǎng)一等獎(jiǎng)。
銅合金技術(shù)對(duì)我國(guó)高端裝備制造業(yè)的重要意義。李廷舉教授舉例說(shuō)，銅合金是交通、通訊、電氣、航空等領(lǐng)域的必用材料，僅2013年我國(guó)銅加工材的產(chǎn)量和用量都已超過(guò)1200萬(wàn)噸，但是其中的高性能銅合金材料主要依賴(lài)進(jìn)口，反而容易受制于人。2000年開(kāi)始，李廷舉教授帶領(lǐng)團(tuán)隊(duì)開(kāi)始圍繞鑄造過(guò)程中改性微量元素的精確控制、凝固組織的均一化調(diào)控、成分偏析等缺陷的抑制等決定高性能銅合金質(zhì)量的難題開(kāi)始攻關(guān)。15年時(shí)間，李廷舉教授的科研團(tuán)隊(duì)終于探索出了一套通過(guò)結(jié)合金屬凝固理論和電磁場(chǎng)理論，對(duì)不同種類(lèi)和形狀的銅合金鑄坯凝固組織和成分調(diào)控及鑄造缺陷抑制的方法，實(shí)現(xiàn)1個(gè)理論創(chuàng)新、3個(gè)技術(shù)突破，并授權(quán)發(fā)明專(zhuān)利6項(xiàng)、轉(zhuǎn)讓3項(xiàng)。
高性能錫磷青銅板帶和銅合金線技術(shù)不僅替代了國(guó)外同類(lèi)產(chǎn)品，2012年技術(shù)還轉(zhuǎn)讓至韓國(guó)，成為我國(guó)冶金技術(shù)向發(fā)達(dá)工業(yè)體逆向轉(zhuǎn)移的少數(shù)案例之一。
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