2018年7月，由國(guó)網(wǎng)電力科學(xué)研究院武漢南瑞有限責(zé)任公司(以下簡(jiǎn)稱(chēng)“武漢南瑞”)承擔(dān)的《環(huán)保型輕量化線路用的高強(qiáng)碳納米管/鋁合金及應(yīng)用》項(xiàng)目獲得國(guó)家電網(wǎng)公司科技進(jìn)步二等獎(jiǎng)，該新材料產(chǎn)品的應(yīng)用將有助于提升電網(wǎng)技術(shù)裝備水平。

　　為強(qiáng)化電力新材料在電網(wǎng)建設(shè)中的基礎(chǔ)和先導(dǎo)作用，國(guó)家電網(wǎng)公司2015年正式命名“輸變電用碳納米管改性鋁合金及應(yīng)用技術(shù)科技攻關(guān)團(tuán)隊(duì)”。經(jīng)過(guò)持續(xù)的經(jīng)費(fèi)投入和技術(shù)攻關(guān)，該團(tuán)隊(duì)依托武漢南瑞的資源和技術(shù)優(yōu)勢(shì)，在納米改性鋁合金材料及其產(chǎn)品研發(fā)與生產(chǎn)方面取得突破，形成規(guī)?；a(chǎn)能力：首次實(shí)現(xiàn)納米改性鋁合金產(chǎn)品在電網(wǎng)領(lǐng)域的應(yīng)用，推出了納米碳合金金具產(chǎn)品。該項(xiàng)技術(shù)經(jīng)過(guò)中國(guó)電機(jī)工程學(xué)會(huì)的技術(shù)鑒定，項(xiàng)目成果整體達(dá)到國(guó)際領(lǐng)先水平。

　　2017年12月，武漢南瑞納米碳合金團(tuán)隊(duì)骨干及其研發(fā)成果在武漢陽(yáng)邏基地合。

　　“以鋁代鐵”──納米改性鋁合金順應(yīng)電網(wǎng)建設(shè)需求

　　采用新材料、新工藝和新技術(shù)，探索提質(zhì)增效與綠色發(fā)展的道路，是電網(wǎng)建設(shè)的發(fā)展方向。武漢南瑞大膽引進(jìn)材料專(zhuān)業(yè)人才，組建陽(yáng)邏新材料產(chǎn)業(yè)基地，形成湖北省電力新材料工程技術(shù)中心和國(guó)家電網(wǎng)公司電工新材料實(shí)驗(yàn)室雙重平臺(tái)優(yōu)勢(shì)，蓄力電力新材料開(kāi)發(fā)與創(chuàng)新應(yīng)用。

　　鐵和鋁是電網(wǎng)中除銅之外，使用量最大的兩類(lèi)金屬。與鐵材料相比，鋁材料比重輕，僅為鋼鐵材料的三分之一;耐腐蝕，其表面形成一層薄的鈍化膜阻止材料進(jìn)　 一步氧化;弱磁性，降低了交變磁場(chǎng)下材料內(nèi)部磁籌反復(fù)變化所帶來(lái)的能量損耗。

　　因此，在一些節(jié)能或輕量化的應(yīng)用場(chǎng)合(如輸電線路)，具有顯著的性能優(yōu)勢(shì)，但傳統(tǒng)工藝通過(guò)合金化手段提升鋁材強(qiáng)度，大量合金元素的加入會(huì)導(dǎo)致綜合性能下降，機(jī)械性能普遍較低，無(wú)法滿足高強(qiáng)度應(yīng)用場(chǎng)合(如金具)。為了發(fā)展高性能鋁合金，促進(jìn)其對(duì)鋼鐵材料的替代，團(tuán)隊(duì)決定將目標(biāo)定位于碳納米管改性鋁合金。

　　碳納米管，是一種由石墨片卷繞而成的一維管狀材料，直徑僅有納米級(jí)別，在其微小的“身體”里蘊(yùn)藏的可是大能量，將這些“小東西”融入電網(wǎng)常用的鋁合金材料中，如同混凝土中的鋼筋一般，使鋁合金的強(qiáng)度顯著提升，可在電力及相關(guān)領(lǐng)域發(fā)揮大作用。正可謂是小身材、大作用。但是，納米材料的一大應(yīng)用弊端是容易發(fā)生團(tuán)聚，如何實(shí)現(xiàn)碳納米管在鋁基體中彌散分布是鋁合金材料成功開(kāi)發(fā)的關(guān)鍵。傳統(tǒng)主要采用粉末冶金工藝，通過(guò)機(jī)械球磨的方式將納米相和金屬粉末進(jìn)行固—固混合，之后燒結(jié)成型，但這種方法無(wú)法實(shí)現(xiàn)大尺寸，且材料的塑性較差。

　　為解決這一問(wèn)題，武漢南瑞科技攻關(guān)團(tuán)隊(duì)開(kāi)展了大量研究工作。歷經(jīng)4年的時(shí)間，數(shù)百次的試驗(yàn)，通過(guò)不斷優(yōu)化成分配方、調(diào)整工藝參數(shù)，提出了碳納米管改性鋁合金熔煉制備工藝，攻克了碳納米管的分散、碳管表面包覆、碳管與鋁液的浸潤(rùn)、碳管在熔融合金中的懸浮等技術(shù)難題。鍥而不舍，金石可鏤。正是團(tuán)隊(duì)成員們堅(jiān)持不懈的努力，及面對(duì)挫折與失敗時(shí)的恒心　 和毅力，才獲得了電工新材料、新工藝的技術(shù)突破，為實(shí)現(xiàn)碳納米管改性鋁合金的批量生產(chǎn)打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

　　“碳納米管改性鋁合金實(shí)現(xiàn)單產(chǎn)30噸”，武漢南瑞已成功將碳納米管改性鋁合金技術(shù)用于工業(yè)生產(chǎn)，這其中經(jīng)歷了配方設(shè)計(jì)、試驗(yàn)研究到中試放大的工藝過(guò)渡等方方面面。通紅的熔煉爐中翻騰著鋁液，“成分檢驗(yàn)合格，可以澆鑄”，流槽中的鋁液緩慢流入了結(jié)晶器中，澆鑄好的碳納米管改性鋁合金坯錠等待下一步的成品加工。

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