圖① 全球獨一無(wú)二的銅鋁復合坯料水平連鑄生產(chǎn)線(xiàn)。

　　本報記者 王軼辰攝

　　圖② 銅鋁復合排卷料正在通過(guò)履帶式聯(lián)合拉拔機進(jìn)行定尺拉拔。 本報記者 吉蕾蕾攝

　　圖③ 孚信達公司員工正在為斷路器產(chǎn)品配套的銅鋁復合排進(jìn)行最后的外觀(guān)檢查。 本報記者 吉蕾蕾攝

　　圖④ 技術(shù)人員通過(guò)顯微鏡觀(guān)察銅鋁復合界面情況。

　　本報記者 王軼辰攝

　　在電力行業(yè)“以鋁節銅”的應用中，我國銅鋁復合材料的技術(shù)創(chuàng )新不斷取得重大突破，不僅榮獲國家技術(shù)發(fā)明二等獎，提出的“銅鋁復合導電扁排標準”也于近期獲得了國際組織認可，成為有色金屬材料領(lǐng)域唯一的國際標準。

　　全球首創(chuàng )實(shí)現大規模生產(chǎn)

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

　　雖然材料優(yōu)勢明顯，但是國際上缺乏大規模生產(chǎn)的辦法。為了攻破銅鋁復合材料的技術(shù)難關(guān)，2008年，北京科技大學(xué)新金屬材料國家重點(diǎn)實(shí)驗室與煙臺孚信達雙金屬股份有限公司簽訂了銅包鋁復合坯料連鑄復合成形技術(shù)的專(zhuān)利使用許可協(xié)議，并開(kāi)始了“水平連鑄法生產(chǎn)銅鋁復合導體材料”工藝技術(shù)及裝備的研發(fā)。

　　“從北科大的實(shí)驗室研究成果，到公司后續進(jìn)行的中試和工業(yè)化研究，歷時(shí)6年的創(chuàng )新研發(fā)，最終實(shí)現了如今的產(chǎn)業(yè)化規模生產(chǎn)�！辨谛胚_雙金屬股份有限公司總經(jīng)理王連忠介紹說(shuō)，目前，公司形成的一套完備的銅鋁水平連鑄生產(chǎn)加工技術(shù)及全套高端復合金屬材料生產(chǎn)加工設備，在整個(gè)行業(yè)里獨一無(wú)二。截至2016年底，公司已經(jīng)投入研發(fā)資金超過(guò)1.22億元，實(shí)驗次數達上千爐次。

　　2013年，是銅鋁復合鑄造產(chǎn)業(yè)化技術(shù)攻關(guān)最關(guān)鍵的一年。一方面，需要大量的資金投入，另一方面，雙金屬復合鑄造過(guò)程冷卻精確控制成為產(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，在與北京科技大學(xué)的專(zhuān)家一次又一次的論證，一次又一次的試驗、攻關(guān)之后，終于突破了雙金屬復合鑄造最核心的冷卻控制問(wèn)題。2013年底，高性能銅鋁復合電力扁排系列產(chǎn)品開(kāi)發(fā)與應用項目通過(guò)了國家鑒定，成為國內外首創(chuàng )技術(shù)�！蓖踹B忠告訴記者。

　　“我們的技術(shù)使得銅鋁復合電力扁排得以大規模應用，破解了過(guò)去生產(chǎn)流程長(cháng)、成材率較低、生產(chǎn)成本高、不能大批量生產(chǎn)的弊端�！敝袊�工程院院士、北京科技大學(xué)教授謝建新告訴記者，過(guò)去在銅鋁復合排生產(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)量達不到工業(yè)大規模應用的要求，且產(chǎn)品合格率很低。

　　記者在采訪(fǎng)中得知，英國B(niǎo)RUKER公司的靜液擠壓法，只能實(shí)現銅鋁復合材料的小批量生產(chǎn)，不能大規模工業(yè)化，且技術(shù)工藝復雜、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)足民用常規市場(chǎng)的巨大需求。謝建新院士透露，我國首創(chuàng )的銅鋁復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，但這項技術(shù)可以簡(jiǎn)化工藝、大幅降低成本，實(shí)現大規模生產(chǎn)。

　　突破產(chǎn)業(yè)轉型升級瓶頸

　　考慮到資源安全和成本，以?xún)r(jià)格低、密度小的鋁替代一部分銅，形成銅鋁復合材料用作電力傳輸和工業(yè)電器導體材料，是如今國內外爭相研究開(kāi)發(fā)的熱點(diǎn)。比如，歐洲之星列車(chē)電氣系統上使用銅鋁復合產(chǎn)品，用來(lái)降低列車(chē)的重量；20世紀90年代銅鋁扁排還被用在世界上最大的高速渡輪上；近年來(lái)的低壓成套開(kāi)關(guān)柜里也使用銅鋁復合扁排降低成本。

　　“銅資源在電力行業(yè)里的用量最大，因此開(kāi)發(fā)銅鋁復合導體材料，實(shí)現以鋁節銅，就是節約銅資源的重要途徑，也是國家中長(cháng)期發(fā)展規劃重點(diǎn)支持發(fā)展的新材料技術(shù)研究開(kāi)發(fā)方向之一�！敝袊�有色金屬工業(yè)協(xié)會(huì )副會(huì )長(cháng)文獻軍說(shuō)。

　　近年來(lái)，由于需求旺盛，國內銅鋁復合扁排的開(kāi)發(fā)和應用逐漸受到重視。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)域也獲得了少量應用，但由于套管拉拔等方法生產(chǎn)的產(chǎn)品界面結合強度較低，加工過(guò)程中易產(chǎn)生分離、鼓包現象，產(chǎn)品質(zhì)量參差不齊，無(wú)法滿(mǎn)足相關(guān)行業(yè)轉型升級的要求。

　　如今，經(jīng)過(guò)多年的研發(fā)創(chuàng )新，我國銅鋁復合材料技術(shù)在電力行業(yè)的應用已初見(jiàn)成效�！案咝阅茔~鋁復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)效率高的國際先進(jìn)的銅鋁復合材料制備工藝�！敝x建新院士表示，與現有銅排相比，使用銅鋁復合電力扁排可節約用銅量65%至80%左右，具有重量輕、方便運輸和安裝、節約銅資源、成本低、導電性能高等優(yōu)勢。

　　在孚信達公司生產(chǎn)車(chē)間，記者看到，兩條銅鋁生產(chǎn)線(xiàn)正在快速運轉中，為了適應快速增長(cháng)的市場(chǎng)需求，廠(chǎng)房?jì)鹊牧硗鈨蓷l生產(chǎn)線(xiàn)也在緊張建設中。公司副總工程師蘭占軍說(shuō)，在很多應用場(chǎng)景，純銅排設計之初留有相當的設計裕度，所以銅鋁排產(chǎn)品的載流能力并不需要達到純銅排的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)足設備性能要求下，如果等截面積替換，按重量算可節銅55%。

　　除了節銅，銅鋁復合材料在電力領(lǐng)域應用有兩大好處：輕量化、低成本化。在度電成本與傳統能源比并不占優(yōu)的情況下，對于新能源企業(yè)來(lái)說(shuō)，降成本是第一位的。性?xún)r(jià)比更高、性能更好的銅鋁復合材料無(wú)疑給新能源企業(yè)帶來(lái)了福音，增強了競爭力�！�2012年，當銅鋁復合材料部分規格試制成功時(shí)，風(fēng)電設備領(lǐng)頭羊金風(fēng)科技便成了‘第一個(gè)吃螃蟹的人’�！蓖踹B忠介紹說(shuō)，目前，孚信達生產(chǎn)的銅鋁復合材料已在新能源領(lǐng)域有了廣泛應用。

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

　　“由于綜合優(yōu)勢明顯，銅鋁復合材料的推廣應用，定將提高我國制造企業(yè)的國際競爭力，幫助行業(yè)提質(zhì)增效，包括電力設備、工業(yè)電器等行業(yè)�！敝x建新院士說(shuō)。

　　國內市場(chǎng)推廣步履維艱

　　在電力行業(yè)“以鋁節銅”，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)研究銅鋁復合材料的意義重大，但如果電力產(chǎn)品正常運行得不到保障，那一切都是空談�！蔽墨I軍說(shuō)。

　　“2012年，‘水平連鑄生產(chǎn)銅鋁復合材料’技術(shù)正處于工業(yè)化研究階段，關(guān)鍵技術(shù)剛剛得到突破，形成了小批量合格產(chǎn)品，但受?chē)鴥榷嗄辍�套管法’產(chǎn)品質(zhì)量不過(guò)關(guān)、事故頻發(fā)造成的惡劣市場(chǎng)印象，也間接導致國內市場(chǎng)推廣受阻�！蓖踹B忠說(shuō)，鑒于國內市場(chǎng)的現狀以及產(chǎn)品優(yōu)良的性能質(zhì)量，公司決定從海外市場(chǎng)尋求突破點(diǎn)。

　　可喜的是，在一次國際電力展上，孚信達公司產(chǎn)品得到了施耐德、ABB等國際電器巨頭的關(guān)注，并先后就產(chǎn)品的可行性展開(kāi)了耗時(shí)3年的論證，從材料基礎性能分析、惡劣工況模擬試驗研究、小范圍裝機試運行驗證，到工廠(chǎng)檢查的技術(shù)驗證，最終于2015年、2016年，分別通過(guò)了施耐德、ABB的全球供應商資格認證，成為其銅鋁復合材料獨家供應商。

　　“為了打開(kāi)市場(chǎng)，我們和國際大公司合作，做實(shí)驗認證和小批量應用�！惫�司銷(xiāo)售副總經(jīng)理梁云程說(shuō)，2015年下半年，公司拿到了施耐德全球供應商資格，為施耐德等公司批量供貨，“ABB低壓產(chǎn)品的整個(gè)完備實(shí)驗也已完成，他們計劃在新型開(kāi)關(guān)柜上采用我們的產(chǎn)品，現在世界頂級的輸配電企業(yè)都和我們建立了業(yè)務(wù)聯(lián)系”。

　　在國際市場(chǎng)上廣受歡迎，產(chǎn)品在國內市場(chǎng)的推廣卻很不理想。王連忠告訴記者，公司產(chǎn)品占據了新能源主機配套領(lǐng)域50%以上的市場(chǎng)份額，但占據國內電力行業(yè)80%以上市場(chǎng)份額的輸配電領(lǐng)域，銅鋁復合導電產(chǎn)品卻一直難以涉足。

　　“在國網(wǎng)體系中，安全運行是第一要務(wù)，新材料的進(jìn)入可能存在一定風(fēng)險，這也導致新產(chǎn)品在國網(wǎng)體系推廣中受阻，迫切需要政府和有關(guān)行業(yè)給予支持�！蓖踹B忠說(shuō)，對于今后的發(fā)展，要力爭把銅鋁復合材料作為純銅排、純鋁排之外的第三種新型導體材料供市場(chǎng)選擇，滿(mǎn)足不同客戶(hù)更為細分的特殊化需求，為市場(chǎng)提供更多的選擇，以適應更加多元的產(chǎn)品分布。（經(jīng)濟日報·中國經(jīng)濟網(wǎng)記者 吉蕾蕾 王軼辰）