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多维动态脉冲塑性变形技术制备低成本大块纳米高强度/高导电/高热稳定性铜线

成果类型:: 新技术

发布时间: 2023-11-20 09:19:08

科技成果产业化落地方案
方案提交机构:成果发布人| 赵国栋 | 2023-11-20 09:19:08

本项目针对金属材料中高强度和高导电性无法兼得的难题,提出纳米微观结构宏观定向设计的新思路,即通过纳米量级的微观结构设计,将材料的性能在需要的方向上最大化。具体而言,使铜导线在导电方向上强度最高的同时、实现最好的导电性。本项目首创新型多维动态脉冲剧烈塑性变形退火技术,利用高频次多维度轴向锻打,结合低温退火工艺达到强度和导电性的同时提高的目的,并实现超高综合性能定向结构铜导线的低成本、规模化制备。此外,该结构铜导线还具备热稳定性高,耐磨损,表面粗糙度好等其它优点,综合服役性能达到国际先进水平。本项目制备的高强度/高导电/高热稳定性铜线的强度和导电性可达到400MPa和103%IACS,铜铬合金导线强度和导电性可达到600MPa和82%IACS;良品率接近100%,相较于传统机加工可节约材料30%。

新型多维动态脉冲剧烈塑性变形退火技术:本项目采用创新的多维动态脉冲塑性变形技术,运用高频次多维度轴向锻打和低温退火技术,实现了强度和导电性的提高并最大化综合性能。这为材料性能提升和定向结构铜导线低成本、规模化制备提供了新思路和手段。纳米微观结构宏观定向设计:本项目通过纳米量级的微观结构设计,实现了材料性能在需要的方向上最大化,使铜导线在导电方向上强度最高同时实现最好的导电性,为材料界的研究带来了新的思路。超高综合性能:本项目制备的高强度/高导电/高热稳定性铜线和铜铬合金导线具有极高的综合性能,铜线强度和导电性可达到400MPa和103%IACS,铜铬合金导线强度和导电性可达到600MPa和82%IACS。此外,该结构铜导线还具备热稳定性高,耐磨损,表面粗糙度好等其它优点,综合服役性能达到国际先进水平。制备工艺环保、节能、低成本:本项目的制备工艺具有环保、节能、低成本等优点,经过多次工艺优化,制备出良品率接近100%的导线,相较于传统机加工可节约材料30%。

  1. 电力传输领域:本项目制备的高强度/高导电/高热稳定性铜线和铜铬合金导线具有优异的导电性和热稳定性,可以用于电力传输网和新能源电网的电缆、电力变压器和电力连接器等重要部件,提高电网的能效和稳定性,有助于推动电力传输领域技术的升级和发展。

  2. 车辆制造领域:本项目开发的新型高强度铜合金导线可以用于车辆电子系统中的导线、连接组件和电动机导线等。其高强度和耐磨性能可提高汽车电子系统的可靠性和稳定性,有助于减少车辆故障和维修成本,同时也能提高车辆的性能和驾驶体验。

  3. 航空航天领域:本项目的铜合金导线具有高强度、高导电性和高热稳定性,可应用于航空航天领域中的航空发动机内部和卫星发射等领域,提高航空器的动力输出和传输效率,有助于提高飞行器的性能和安全性。

  4. 电子工业领域:本项目的铜合金导线可用于电子工业领域,如计算机设备、通讯设备、LED照明等中的导线、线路和接头等。其高导电性和热稳定性能能够保证系统的稳定性和可靠性,有助于提高电子器件的性能和信号传输效率。

  5. 能源领域:本项目的技术也可应用于能源领域,如太阳能电池板、燃料电池电极等的制造。其高导电性能和热稳定性能可以提高能源转化效率和使用寿命,有助于推动能源领域技术的发展和应用。

赵永好,南京理工大学二级教授,博导,纳米异构材料中心执行主任,国家杰出青年基金获得者,江苏省先进微纳米材料与技术高校重点实验室副主任,先进金属与金属间化合物材料技术工业和信息化部重点实验室副主任,江苏省高层次“创新创业”人才和教育部新世纪优秀人才,《美国名人录(Marquis Who’s Who in America)》67-65卷收录。长期从事块体纳米金属材料和高熵合金的力学性能、热稳定性和变形机理研究并取得突出成绩,在Nat. Mater.(1)、Adv. Mater.(8)、Nat. Commun.(1)、Phys. Rev. Lett.(2)、Nano. Lett.(1)、Acta Mater.(17)等国际学术期刊发表SCI论文230余篇,论文被引用18000余次,H index = 61,第一作者论文有2篇被SCI引用超过900次、15篇被SCI引用超过100次;获授权美国发明专利1项、中国发明专利38项。国际学术会议摘要110余篇,包括4次大会特邀报告和20余次邀请报告。

到2030年,全国铁路网规模将达到20万公里左右,其中高速铁路4.5万公里。本项目制备的定向纳米结构铜导线的性能远超350km/h高铁安全运行所需接触线指标,可作为新一代接触线服役于400km/h的高铁线路。该技术可将20KW电机铜耗降低12.33%。若将全国的电机都替换为本项目导线电机,每年可以节约用电约185亿度,即葛洲坝电站一年的发电量。

以技术咨询方式为成果转化的方向:

提供专业咨询服务:希望通过技术咨询方式,为客户提供专业的技术指导、问题解决方案和优化建议。技术咨询团队应具备高水平的专业知识和丰富的实践经验,能够根据客户的需求和问题,提供定制化的解决方案。

解决客户痛点和挑战:技术咨询的目标是帮助客户解决实际的问题和面临的挑战。希望通过提供具体的技术咨询服务,帮助客户克服技术难题、提升生产效率、降低成本等方面的瓶颈,实现技术创新和持续发展。

个性化解决方案:技术咨询应针对不同客户的需求和特点,提供个性化的解决方案。希望技术咨询团队能够深入了解客户的具体情况,通过专业的技术能力和丰富的经验,为客户量身定制符合其实际需求的解决方案。

持续支持与交流:技术咨询的目标不仅是提供一次性的解决方案,还包括与客户的持续支持与交流。希望与客户建立长期合作关系,及时了解客户的反馈和需求,为其提供持续的技术支持、培训和更新的解决方案。

高质量的成果转化:通过技术咨询方式进行成果转化,希望实现高质量的成果转化。这包括将研究成果转化为实际可行的解决方案,确保成果具有较高的科技含量和市场竞争力,为客户带来实实在在的效益。