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近日，東北大學(xué)黃須強(qiáng)、呂朝陽科研團(tuán)隊(duì)在有色金屬高端管材制備及應(yīng)用領(lǐng)域取得重大突破，成功研制出全球最大尺寸的一體近凈成型高性能銅管。
一直以來，如何使銅同時(shí)具備高強(qiáng)、高導(dǎo)性能是世界性難題，尤其是制作大尺寸高強(qiáng)高導(dǎo)銅管難度更大。該科研團(tuán)隊(duì)經(jīng)過十多年對高性能銅管的研制和應(yīng)用，通過銅的強(qiáng)化機(jī)理及成型工藝，成功研制出長度達(dá)7.5m、直徑2.4m、厚50mm，是當(dāng)今世界上尺寸最大、性能最優(yōu)的一體成型高性能銅管，并成功應(yīng)用于國內(nèi)外（中國一重、二重、意大利GIVA集團(tuán)）百噸級電渣爐高性能結(jié)晶器制作。
長7.5m、直徑2.4m的一體成型銅管。東北大學(xué)供圖
據(jù)了解，直徑超過200mm的銅管目前主要應(yīng)用于鋼廠連鑄結(jié)晶器、電渣爐結(jié)晶器、自耗爐結(jié)晶器、凝殼爐結(jié)晶器、EB爐結(jié)晶器、單晶硅熔煉結(jié)晶器。由于銅管強(qiáng)度低，結(jié)晶器使用壽命短，致使材料熔煉成本和市場價(jià)格提高。
該團(tuán)隊(duì)研究的高性能銅管陸續(xù)在沈陽和泰冶金設(shè)備有限公司（東北大學(xué)試驗(yàn)基地）生產(chǎn)的熔煉結(jié)晶器上使用，使結(jié)晶器使用壽命提高3~5倍，降低材料熔煉成本、提高了熔煉效率和熔煉質(zhì)量，每年可為國內(nèi)熔煉行業(yè)節(jié)約結(jié)晶器制作費(fèi)用數(shù)億元。以熔煉15T鈦錠真空自耗爐結(jié)晶器（銅管直徑1040mm，長度4500mm，厚30mm）為例，目前國內(nèi)使用傳統(tǒng)銅管制作的結(jié)晶器使用在100爐次左右就會發(fā)生明顯變形，需要進(jìn)行維修，而使用該團(tuán)隊(duì)研制的高性能銅管，一次使用壽命高于500爐次。
此外，這種銅管憑借其優(yōu)異性能和大尺寸特征，在多個(gè)領(lǐng)域有著廣泛應(yīng)用前景。在船舶制造中，其高強(qiáng)度和高導(dǎo)電性使其成為制造核心部件的理想材料；在低溫物理研究中，其出色的低溫性能和高導(dǎo)電性為科學(xué)研究提供了可靠支持；在暗物質(zhì)探索等前沿科學(xué)領(lǐng)域，大尺寸銅管同樣具有重要應(yīng)用價(jià)值。
同時(shí)，該團(tuán)隊(duì)還深入研究變形銅管再制造技術(shù)，成功研制出世界上最先進(jìn)的銅管修復(fù)技術(shù)。使用該技術(shù)修復(fù)變形的結(jié)晶器，使用壽命不低于原使用壽命，還大大提高了結(jié)晶器全壽命周期，為結(jié)晶器綠色制造作出了重大貢獻(xiàn)。目前，通過此技術(shù)生產(chǎn)的高性能結(jié)晶器已出口德國、法國、意大利、俄羅斯、印度、韓國、日本等國家；生產(chǎn)的電渣爐結(jié)晶器（135T）已被全球最大的鍛造企業(yè)GIVA采購，這標(biāo)志著我國高端管材（銅管）的制備技術(shù)獲得業(yè)界同仁的高度認(rèn)可。
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