2018年7月，由國網(wǎng)電力科學(xué)研討院武漢南瑞有限義務(wù)公司(以下簡稱“武漢南瑞”)承當(dāng)?shù)摹董h(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)目取得國度電網(wǎng)公司科技進(jìn)步二等獎，該新資料產(chǎn)品的應(yīng)用將有助于提升電網(wǎng)技術(shù)配備程度。
為強(qiáng)化電力新資料在電網(wǎng)建立中的根底和先導(dǎo)作用，國度電網(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，在納米改性鋁合金資料及其產(chǎn)品研發(fā)與消費(fèi)方面獲得打破，構(gòu)成范圍化消費(fèi)才能：初次完成納米改性鋁合金產(chǎn)品在電網(wǎng)范疇的應(yīng)用，推出了納米碳鋁合金金具產(chǎn)品。該項(xiàng)技術(shù)經(jīng)過中國電機(jī)工程學(xué)會的技術(shù)審定，項(xiàng)目成果整體到達(dá)國際搶先程度。
創(chuàng)“新材”才有競爭力，武漢南瑞推出納米改性鋁合金產(chǎn)品!
“以鋁代鐵”
納米改性鋁合金順應(yīng)電網(wǎng)建立需求
采用新資料、新工藝和新技術(shù)，探究提質(zhì)增效與綠色開展的道路，是電網(wǎng)建立的開展方向。武漢南瑞大膽引進(jìn)資料專業(yè)人才，組建陽邏新資料產(chǎn)業(yè)基地，構(gòu)成湖北省電力新資料工程技術(shù)中心和國度電網(wǎng)公司電工新資料實(shí)驗(yàn)室雙重平臺優(yōu)勢，蓄力電力新資料開發(fā)與創(chuàng)新應(yīng)用。
鐵和鋁是電網(wǎng)中除銅之外，運(yùn)用量大的兩類金屬。與鐵資料相比，鋁資料比重輕，僅為鋼鐵資料的三分之一;耐腐蝕，其外表構(gòu)成一層薄的鈍化膜阻止資料進(jìn)一步氧化;弱磁性，降低了交變磁場下資料內(nèi)部磁籌重復(fù)變化所帶來的能量損耗。
因而，在一些節(jié)能或輕量化的應(yīng)用場所(如輸電線路)，具有顯著的性能優(yōu)勢，但傳統(tǒng)工藝經(jīng)過合金化手腕提升鋁材強(qiáng)度，大量合金元素的參加會招致綜合性能降落，機(jī)械性能普遍較低，無法滿足高強(qiáng)度應(yīng)用場所(如金具)。為了開展高性能鋁合金，促進(jìn)其對鋼鐵資料的替代，團(tuán)隊(duì)決議將目的定位于碳納米管改性鋁合金型材。
碳納米管
是一種由石墨片卷繞而成的一維管狀資料，直徑僅有納米級別，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)常用的鋁合金資料中，好像混凝土中的鋼筋普通，使鋁合金的強(qiáng)度顯著提升，可在電力及相關(guān)范疇發(fā)揮大作用。正可謂是小身體、大作用。但是，納米資料的一大應(yīng)用弊端是容易發(fā)作聚會，如何完成碳納米管在鋁基體中彌散散布是鋁合金資料勝利開發(fā)的關(guān)鍵。傳統(tǒng)主要采用粉末冶金工藝，經(jīng)過機(jī)械球磨的方式將納米相和金屬粉末停止固—固混合，之后燒結(jié)成型，但這種辦法無法完成大尺寸，且資料的塑性較差。
為處理這一問題，武漢南瑞科技攻關(guān)團(tuán)隊(duì)展開了大量研討工作。歷經(jīng)4年的時(shí)間，數(shù)百次的實(shí)驗(yàn)，經(jīng)過不時(shí)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、碳管外表包覆、碳管與鋁液的浸潤、碳管在熔交融金中的懸浮等技術(shù)難題。鍥而不舍，金石可鏤。正是團(tuán)隊(duì)成員們持之以恒的努力，及面對波折與失敗時(shí)的恒心和毅力，才取得了電工新資料、新工藝的技術(shù)打破，為完成碳納米管改性鋁合金的批量消費(fèi)打下堅(jiān)實(shí)的根底。
“碳納米管改性鋁合金完成單產(chǎn)30噸”，武漢南瑞已勝利將碳納米管改性鋁合金技術(shù)用于工業(yè)消費(fèi)，這其中閱歷了配方設(shè)計(jì)、實(shí)驗(yàn)研討到中試放大的工藝過渡等方方面面。通紅的熔煉爐中翻騰著鋁液，“成分檢驗(yàn)合格，能夠澆鑄”，流槽中的鋁液遲緩流入了卻晶器中，澆鑄好的碳納米管改性鋁合金坯錠等候下一步的廢品加工。
2018年7月，武漢南瑞技術(shù)人員夏兆輝正在操作真空熔煉爐，停止納米碳合金資料的熔煉。
“落地應(yīng)用”
多年來的研發(fā)投入終于結(jié)出了果實(shí)，武漢南瑞率先推出了基于納米改性技術(shù)的第一代產(chǎn)品——納米碳合金金具，并經(jīng)過了國度電網(wǎng)公司新技術(shù)新產(chǎn)品成果評價(jià)。
創(chuàng)“新材”才有競爭力，武漢南瑞推出納米改性鋁合金產(chǎn)品!
線路節(jié)能環(huán)?；请娋W(wǎng)建立響應(yīng)低碳經(jīng)濟(jì)、美麗中國的一大舉措，其不只涵蓋了運(yùn)轉(zhuǎn)線路的環(huán)保設(shè)計(jì)和長效節(jié)能，也表現(xiàn)在電力配備的環(huán)保制造和新技術(shù)應(yīng)用程度等方面。
“我們依照相關(guān)規(guī)范對納米碳合金金具停止了能耗測試，以NW-07115型納米碳合金碗頭掛板為例，在經(jīng)濟(jì)電流240安培下能耗降低3瓦左右，相當(dāng)于線路上日夜亮著的無數(shù)個(gè)3瓦燈泡，被熄滅了。”項(xiàng)目擔(dān)任人在引見納米碳合金金具的節(jié)能優(yōu)勢時(shí)形象地說道。
依據(jù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果，納米碳合金碗頭掛板在與耐張線夾配合運(yùn)用時(shí)，相對鑄鐵金具該單元能耗降低了22%~24%。經(jīng)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)議庫存)，配網(wǎng)金具的年需求量超越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)約電能超越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。隨著國度環(huán)保政策的增強(qiáng)，鑄造行業(yè)的準(zhǔn)入條件不時(shí)進(jìn)步，原先小型的、低產(chǎn)能的鑄鐵廠被迫關(guān)停，招致鑄鐵原資料的價(jià)錢上漲。同時(shí)，熱鍍鋅工藝對環(huán)境污染宏大，粗陋的鍍鋅工藝廠房和肆意排放的污水，對操作工人和自然環(huán)境形成極大的危害。相比之下，納米碳合金金具無須停止熱鍍鋅處置，防止了對環(huán)境的污染，以實(shí)踐功效踐行國度電網(wǎng)公司“建立綠色電網(wǎng)、貢獻(xiàn)清潔能源”的企業(yè)任務(wù)。且其本體重量僅為同規(guī)格鑄鐵金具的30%~50%，規(guī)范毀壞載荷進(jìn)步30%以上，可為線路運(yùn)轉(zhuǎn)提供更穩(wěn)定、長效的平安保證。
將來，武漢南瑞將一直堅(jiān)持創(chuàng)“新材”才有競爭力的開展理念，深化展開新資料產(chǎn)品的研發(fā)與消費(fèi)，深耕碳納米管改性鋁合金資料產(chǎn)品多元化應(yīng)用市場，為國度建立綠色、環(huán)保、節(jié)能、高效的清潔能源電網(wǎng)作出應(yīng)有的奉獻(xiàn)。
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