成果信息

我国是世界第一铜消费大国，但75%的铜资源依赖进口。开发高性能铜铝复合材料，替代广泛应用于信号传输、输变电、仪器仪表等领域的纯铜导体，对于推进以铝节铜、缓解铜资源短缺具有重大意义。这项成果发明了高性能铜包铝材料的连铸直接复合及加工成形短流程技术，研制了连铸成形关键装备，突破了双金属连铸直接复合界面控制、双金属复合材料加工协调变形等关键技术，开发出高性能铜包铝电力扁排、铜包铝扁线和圆线等产品。这项成果技术具有生产效率高、环境负荷低和成本低，可生产大断面和异型断面铜包铝复合材料等特点。获授权国家发明专利10项，已转让两家企业实施，已建成年产千吨、三千吨、五千吨级铜包铝复合材料生产线3条，可节铜70%以上，取得了显著的经济和社会效益。)

背景介绍

铜或铜合金一直被视为同轴电缆内导体的首选材料，但铜资源比较稀少，价格较高。随着复合技术的不断发展与进步，在保证导电性能的前提下采用复合技术，用廉价的金属部分替代铜以降低生产成本，显然是一个合理的研发方向，其中铜包铝复合线材是纯铜材料的比较理想的替代品。铜包铝线的结构特点是：外层为纯铜或紫铜，其厚度较小，芯部为铝金属。铜包铝线的制备工艺基本上均采用固相结合法，即通过塑性变形使两金属结合面接近到原子间距离，形成大量的结合点，经过扩散热处理，最终形成界面的牢固结合。工业上的制备方法主要有铸造挤压法、静液挤压法、轧制压接法和包覆焊接法等，但这些方法普遍存在界面结合差和表面处理困难等缺点。北京科技大学谢建新等人开发了充芯连铸复合法，这是一种适合于包覆材料熔点远高于芯材的复合材料连铸直接成形工艺，具有工艺流程短、所制备的坯料界面达到冶金结合、可实现大断面复合坯料成形等优点。 )

应用前景

高性能铜包铝电力扁排可广泛用于现代化建筑的输配电、电力成套开关设备的电力母线排、冶金、化工等低电压大电流设备的主母线排。根据国家电器行业协会数据表明，输配电设备的需求量将达到1800亿元，其中母线槽产品占35%，可达600亿元以上。如按目前全部使用铜扁排考虑，铜需要量巨大。使用铜包铝母线槽可节约用铜量70～80％，有利于显著减轻铜资源短缺压力；按目前铜价7万元/吨，铝价为2.2万元/吨计算，使用铜包铝复合扁排可使母线槽产品综合成本降低40%以上。铜包铝复合电力扁排市场前景广阔。推广应用这项成果技术，可以取得显著的节铜效果，有利于缓解我国铜资源短缺问题，创造重大的经济社会效益。)