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)機械工程與材料能源學(xué)部李廷舉教授團隊與企業(yè)合作研發(fā)的——鉻鋯銅合金接觸線制備技術(shù)，在我國京滬高鐵跑出了486.1 km/h，相當(dāng)于2010年最先進的波音飛機起飛的速度，這是跑出的最高時速，刷新了高鐵試驗運營的世界紀錄。

列車是通過接觸網(wǎng)取電，獲得高速前進動力。接觸網(wǎng)，也就是我們看到的懸掛在列車上方5米多距離的那些導(dǎo)線。但實際上，這些導(dǎo)線可不像看起來的那么普通，高鐵系統(tǒng)對接觸網(wǎng)導(dǎo)線性能有著極高要求，既要具有高強度、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。列車行駛時，受電弓將以每秒近100米的驚人速度刷過接觸網(wǎng)，受電過程哪怕有一剎那中斷，列車速度就會立即下降。尤其是當(dāng)列車時速接近300公里時，接觸網(wǎng)導(dǎo)線更是決定列車能否持續(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，列車才能夠獲得持續(xù)強大動力達到更高時速。然而在金屬材料學(xué)中，強度和導(dǎo)電率恰恰是一對矛盾，金屬強度越高，反而導(dǎo)電性越差；相反導(dǎo)電性越高，強度越差。因此尋找高強高導(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)團隊成功研發(fā)的具有高強高導(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，還填補了我國高強高導(dǎo)接觸線制備技術(shù)的空白，使我國擁有了制造時速大于350公里/小時高鐵接觸線的技術(shù)及產(chǎn)業(yè)化能力。此外，銅鉻鋯接觸線的導(dǎo)電率比原來銅鎂合金導(dǎo)電率提高了約18%IACS，以京滬高鐵對開列車數(shù)每日90對計算，每年節(jié)電可達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教授曾評價李廷舉教授團隊的工作“開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”。 我國有色金屬工業(yè)協(xié)會鑒定該成果“國際領(lǐng)先水平，經(jīng)濟和社會效益顯著”。該成果還榮獲教育部技術(shù)發(fā)明一等獎、中國有色金屬工業(yè)科學(xué)技術(shù)獎一等獎。

銅合金技術(shù)對我國高端裝備制造業(yè)的重要意義。李廷舉教授舉例說，銅合金是交通、通訊、電氣、航空等領(lǐng)域的必用材料，僅2013年我國銅加工材的產(chǎn)量和用量都已超過1200萬噸，但是其中的高性能銅合金材料主要依賴進口，反而容易受制于人。2000年開始，李廷舉教授帶領(lǐng)團隊開始圍繞鑄造過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)量的難題開始攻關(guān)。15年時間，李廷舉教授的科研團隊終于探索出了一套通過結(jié)合金屬凝固理論和電磁場理論，對不同種類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，實現(xiàn)1個理論創(chuàng)新、3個技術(shù)突破，并授權(quán)發(fā)明專利6項、轉(zhuǎn)讓3項。

高性能錫磷青銅板帶和銅合金線技術(shù)不僅替代了國外同類產(chǎn)品，2012年技術(shù)還轉(zhuǎn)讓至韓國，成為我國冶金技術(shù)向發(fā)達工業(yè)體逆向轉(zhuǎn)移的少數(shù)案例之一。