國(guó)網(wǎng)電力科學(xué)研究院武漢南瑞有限責(zé)任公司科研團(tuán)隊(duì)承擔(dān)國(guó)家項(xiàng)目“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”，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)模化生產(chǎn)能力。

    該成果首次實(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。今年7月，該項(xiàng)目獲得國(guó)家電網(wǎng)公司科技進(jìn)步二等獎(jiǎng)。

    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發(fā)的關(guān)鍵。傳統(tǒng)主要采用粉末冶金工藝，通過機(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，但這種方法無法實(shí)現(xiàn)大尺寸，且材料的塑性較差。為解決這一問題，武漢南瑞科技攻關(guān)團(tuán)隊(duì)開展了大量研究工作。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。

2018年7月，武漢南瑞技術(shù)人員操作真空熔煉爐進(jìn)行納米碳合金材料的熔煉。

    根據(jù)能耗試驗(yàn)結(jié)果，納米碳合金碗頭掛板在與耐張線夾配合使用時(shí)，相對(duì)鑄鐵金具該單元能耗降低了22%-24%。通過統(tǒng)計(jì)歷年來配網(wǎng)用鑄鐵金具的招標(biāo)數(shù)據(jù)（僅含協(xié)議庫(kù)存），配網(wǎng)金具的年需求量超過4億元，若采用節(jié)能型納米碳合金金具替代，以經(jīng)濟(jì)電流密度185安培計(jì)算，每年節(jié)約電能超過16萬兆瓦時(shí)。

    此外，綠色環(huán)保、輕量、美觀也是該系列金具的應(yīng)用優(yōu)勢(shì)。隨著國(guó)家環(huán)保政策的加強(qiáng)，鑄造行業(yè)的準(zhǔn)入條件不斷提高，原先小型的、低產(chǎn)能的鑄鐵廠被迫關(guān) 停，導(dǎo)致鑄鐵原材料的價(jià)格上漲。同時(shí)，熱鍍鋅工藝對(duì)環(huán)境污染巨大，簡(jiǎn)陋的鍍鋅工藝廠房和肆意排放的污水，對(duì)操作工人和自然環(huán)境造成極大的危害。相比之下，納米碳合金金具無須進(jìn)行熱鍍鋅處理，避免了對(duì)環(huán)境的污染，以實(shí)際效用踐行國(guó)家電網(wǎng)公司”建設(shè)綠色電網(wǎng)、奉獻(xiàn)清潔能源“的企業(yè)使命。且其本體重量?jī)H為同規(guī)格鑄鐵金具的30%-50%，標(biāo)準(zhǔn)破壞載荷提高30%以上，可為線路運(yùn)行提供更穩(wěn)定、長(zhǎng)效的安全保障。不僅如此，輕質(zhì)高強(qiáng)的納米改性鋁合金材料可在各類場(chǎng)合進(jìn)行深化應(yīng)用，如鋁合金變壓器、鋁合金避雷器、輕量化鋁合金車身等，在新能源汽車等領(lǐng)域也展現(xiàn)出巨大的應(yīng)用空間。

    據(jù)悉，目前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)。基于碳納米管改性鋁合金技術(shù)的鋁合金避雷器已在襄陽(yáng)絕緣子廠投產(chǎn)，年產(chǎn)超過2萬套。

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責(zé)任編輯：殷鵬飛

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