鉻鋯銅合金接觸線助力高鐵聯(lián)通世

1月8日，大連理工大學機械工程與材料能源學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，在我國京滬高鐵跑出了486.1 km/h，相當于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米多距離的那些導線。但實際上，這些導線可不像看起來的那么普通，高鐵系統(tǒng)對接觸網(wǎng)導線性能有著極高要求，既要具有高強度、高導性，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。尤其是當列車時速接近300公里時，接觸網(wǎng)導線更是決定列車能否持續(xù)高速奔跑的關鍵因素之一。只有接觸網(wǎng)線路高度平順，導電性能絕佳，列車才能夠獲得持續(xù)強大動力達到更高時速。然而在金屬材料學中，強度和導電率恰恰是一對矛盾，金屬強度越高，反而導電性越差；相反導電性越高，強度越差。因此尋找高強高導接觸網(wǎng)導線，一直被業(yè)界視為摘取高鐵牽引供電核心技術“皇冠上的明珠”。也體現(xiàn)了鉻鋯銅合金具有高強度、高導性，也要具有能夠承載大電流、耐高溫、抗氧化和耐腐蝕等性能。

李廷舉教授帶領團隊成功研發(fā)的具有高強高導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接觸線制備技術的空白，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及產(chǎn)業(yè)化能力。此外，銅鉻鋯接觸線的導電率比原來銅鎂合金導電率提高了約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。

金屬凝固領域的權威日本京都大學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“國際領先水平，經(jīng)濟和社會效益顯著”。該成果還榮獲教育部技術發(fā)明一等獎、中國有色金屬工業(yè)科學技術獎一等獎。

銅合金技術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。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個技術突破，并授權發(fā)明專利6項、轉讓3項。

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