銅鋁復(fù)合材料是近年來在電力和工業(yè)電器行業(yè)發(fā)展起來的一種新型層狀復(fù)合材料，是一類高性能的復(fù)合導(dǎo)體。銅鋁復(fù)合材料主要由鋁芯和銅包覆層組成，兼有銅的導(dǎo)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。在用作高頻導(dǎo)線、大電流導(dǎo)電排等用途時，其導(dǎo)電性能幾乎與純銅導(dǎo)體相同。  

雖然材料優(yōu)勢明顯，但是國際上缺乏大規(guī)模生產(chǎn)的辦法。為了攻破銅鋁復(fù)合材料的技術(shù)難關(guān)，開始了“水平連鑄法生產(chǎn)銅鋁復(fù)合導(dǎo)體材料”工藝技術(shù)及裝備的研發(fā)。  

“從北科大的實驗室研究成果，歷時6年的創(chuàng)新研發(fā)，實現(xiàn)了如今的產(chǎn)業(yè)化規(guī)模生產(chǎn)。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(fù)合金屬材料生產(chǎn)加工設(shè)備。

一方面，需要大量的資金投入，另一方面，雙金屬復(fù)合鑄造過程冷卻控制成為產(chǎn)品質(zhì)量均勻性、一致性控制的重要瓶頸問題。“這個時候只能迎難而上，終于突破了雙金屬復(fù)合鑄造核心的冷卻控制問題。2013年底，高性能銅鋁復(fù)合電力扁排系列產(chǎn)品開發(fā)與應(yīng)用項目通過了國家鑒定，成為國內(nèi)外首創(chuàng)技術(shù)。”

“我們的技術(shù)使得銅鋁復(fù)合電力扁排得以大規(guī)模應(yīng)用，破解了過去生產(chǎn)流程長、成材率較低、生產(chǎn)成本高、不能大批量生產(chǎn)的弊端。過去在銅鋁復(fù)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、滿足使用要求的產(chǎn)品，而其他技術(shù)產(chǎn)品質(zhì)量達(dá)不到工業(yè)大規(guī)模應(yīng)用的要求，且產(chǎn)品合格率很低。  

英國BRUKER公司的靜液擠壓法，只能實現(xiàn)銅鋁復(fù)合材料的小批量生產(chǎn)，不能大規(guī)模工業(yè)化，且技術(shù)工藝復(fù)雜、成材率低、成本很高，產(chǎn)品一直僅用于高端市場，不能滿足民用常規(guī)市場的巨大需求。我國首創(chuàng)的銅鋁復(fù)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(dāng)，但這項技術(shù)可以簡化工藝、大幅降低成本，實現(xiàn)大規(guī)模生產(chǎn)。  

突破產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型升級瓶頸  

以價格低、密度小的鋁替代一部分銅，形成銅鋁復(fù)合材料用作電力傳輸和工業(yè)電器導(dǎo)體材料，是如今國內(nèi)外爭相研究開發(fā)的熱點。比如，歐洲之星列車電氣系統(tǒng)上使用銅鋁復(fù)合產(chǎn)品，用來降低列車的重量；20世紀(jì)90年代銅鋁扁排還被用在高速渡輪上；近年來的低壓成套開關(guān)柜里也使用銅鋁復(fù)合扁排降低成本。  

“銅資源在電力行業(yè)里的用量極大，因此開發(fā)銅鋁復(fù)合導(dǎo)體材料，實現(xiàn)以鋁節(jié)銅，就是節(jié)約銅資源的重要途徑，也是國家中長期發(fā)展規(guī)劃重點支持發(fā)展的新材料技術(shù)研究開發(fā)方向之一?！?/span>

近年來，由于需求旺盛，國內(nèi)銅鋁復(fù)合扁排的開發(fā)和應(yīng)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(yīng)用，但由于套管拉拔等方法生產(chǎn)的產(chǎn)品界面結(jié)合強度較低，加工過程中易產(chǎn)生分離、鼓包現(xiàn)象，產(chǎn)品質(zhì)量參差不齊，無法滿足相關(guān)行業(yè)轉(zhuǎn)型升級的要求。  

如今，經(jīng)過多年的研發(fā)創(chuàng)新，我國銅鋁復(fù)合材料技術(shù)在電力行業(yè)的應(yīng)用已初見成效?！案咝阅茔~鋁復(fù)合材料連鑄直接成形技術(shù)是一種工藝流程短、自動化程度高、生產(chǎn)效率高的國際先進(jìn)的銅鋁復(fù)合材料制備工藝。與現(xiàn)有銅排相比，使用銅鋁復(fù)合電力扁排可節(jié)約用銅量65%至80%左右，具有重量輕、方便運輸和安裝、節(jié)約銅資源、成本低、導(dǎo)電性能高等優(yōu)勢。  

純銅排設(shè)計之初留有相當(dāng)?shù)脑O(shè)計裕度，所以銅鋁排產(chǎn)品的載流能力并不需要達(dá)到純銅排的百分百，即使采用銅鋁排產(chǎn)品等截面積替換也完全可以滿足使用要求。以斷路器為例，在滿足設(shè)備性能要求下，如果等截面積替換，按重量算可節(jié)銅55%。  

除了節(jié)銅，銅鋁復(fù)合材料在電力領(lǐng)域應(yīng)用有兩大好處：輕量化、低成本化。在度電成本與傳統(tǒng)能源比并不占優(yōu)的情況下，對于新能源企業(yè)來說。性價比更高、性能更好的銅鋁復(fù)合材料無疑給新能源企業(yè)帶來了福音，增強了競爭力。

銅鋁復(fù)合材料另一大應(yīng)用是在傳統(tǒng)的輸配電領(lǐng)域?！斑@關(guān)系到未來導(dǎo)體技術(shù)朝哪個方向走的問題。電網(wǎng)建設(shè)是國家的重點投資領(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(dǎo)體的材料成本，又可以降低對銅資源的依賴，解決了電力行業(yè)面臨的大問題。  

“由于綜合優(yōu)勢明顯，銅鋁復(fù)合材+料的推廣應(yīng)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(shè)備、工業(yè)電器等行業(yè)?！?nbsp; 

國內(nèi)市場推廣步履維艱  

在電力行業(yè)“以鋁節(jié)銅”，必須有兩個前提，一是要技術(shù)可行，二是要安全可靠?！氨M管開發(fā)研究銅鋁復(fù)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。”