实现节能减排的碳纤维复合材料应用进展

实现节能减排的碳纤维复合材料应用进展／杨小平等　・　１　・　实现节能减排的碳纤维复合材料应用进展　杨小平　，黄智彬　，张志勇　，杨虎平　，周宇君。　（１北京化工大学国家碳纤维工程技术研究中心，北京１０００２９；２深圳市欧亚瑞康碳纤维科技有限公司，深圳５１８１０４；　３湖南欧亚碳纤维复合材料有限公司，常德４１５２００）　摘要　碳纤维复合材料（ＣＦＲＰ）具有轻质、高强度、高刚度、抗疲劳和耐腐蚀等优异性能。为了解决全球气候　变暖、温室气体排放的环境问题，碳纤维复合材料在大型飞机、风力发电叶片、汽车部件、石油开采抽油杆、电力输送　电缆等领域的应用将推动节能减排的实现。碳纤维复合材料的使用实现了材料的轻量化，从而达到了节能减排的目　的，碳纤维复合材料在这些领域的实际应用代表了其技术的成熟度和水平。随着国产化碳纤维制造关键技术的成　熟，通过突破碳纤维复合材料的低成本制造技术，实现国产碳纤维复合材料在节能减排方面的应用是现实的。　关键词　碳纤维复合材料节能减排飞机风力发电叶片抽油杆电缆芯　Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ　Ｐｒｏｇｒｅｓｓ　ｏｆ　Ｃａｒｂｏｎ　Ｆｉｂｅｒ　Ｒｅｉｎｆｏｒｃｅｄ　Ｐｏｌｙｍｅｒｓ　ｆｏｒ　Ｅｎｅｒｇｙ　Ｓａｖｉｎｇ　ａｎｄ　Ｅｍｉｓｓｉｏｎ　Ｒｅｄｕｃｔｉｏｎ　ＹＡＮＧ　Ｘｉａｏｐｉｎｇ　，ＨＵＡＮＧ　Ｚｈｉｂｉｎ　，ＺＨＡＮＧ　Ｚｈｉｙｏｎｇ。，ＹＡＮＧ　Ｈｕｐｉｎｇ　，ＺＨＯＵ　Ｙｕｊ　ｕｎ。　（１　Ｎａｔｉｏｎａｌ　Ｒｅｓｅａｒｃｈ　Ｃｅｎｔｅｒ　ｏｆ　Ｃａｒｂｏｎ　Ｆｉｂｅｒ　Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｂｅｉｊｉｎｇ　Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ　ｏｆ　Ｃｈｅｍｉｃａｌ　Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｂｅｉｊｉｎｇ　１０００２９；　２　Ｓｈｅｎｚｈｅｎ　Ｏｙａ　Ｃａｒｂｏｎ　Ｃｏ．，Ｉ　ｔｄ，Ｓｈｅｎｚｈｅｎ　５１８１０４；３　Ｈｕｎａｎ　Ｏｙａ　Ｃａｒｂｏｎ　Ｃｏ．，Ｌｔｄ，Ｃｈａｎｇｄｅ　４１５２００）　Ａｂｓｔｒａｃｔ　Ｉｎ　ｏｒｄｅｒ　ｔＯ　ｄｅａｌ　ｗｉｔｈ　ｔｈｅ　ｇｌｏｂａｌ　ｗａｒｍｉｎｇ　ａｎｄ　ｔｈｅ　ｇｒｅｅｎｈｏｕｓｅ　ｇａｓ　ｅｍｉｓｓｉｏｎｓ　ｐｒｏｂｌｅｍ，ｃａｒｂｏｎ　ｆｉｂｅｒ　ｒｅ—　ｉｎｆｏｒｃｅｄ　ｐｏｌｙｍｅｒｓ（ＣＦＲＰ）ａｒｅ　ｗｉｄｅｌｙ　ｕｓｅｄ　ｉｎ　ａｉｒｃｒａｆｔ，ｗｉｎｄ　ｐｏｗｅｒ　ｂｌａｄｅｓ，ａｕｔｏｍｏｔｉｖｅ　ｐａｒｔｓ，ｏｉｌ　ｓｕｃｋｅｒ　ｒｏｄ，ｐｏｗｅｒ　ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ　ｃａｂｌｅｓ　ａｎｄ　ｏｔｈｅｒ　ｆｉｅｌｄｓ　ｏｗｉｎｇ　ｔｏ　ｔｈｅｉｒ　ｃｏｍｂｉｎａｔｉｏｎ　ｏｆ　ｌｉｇｈｔ　ｗｅｉｇｈｔ，ｈｉｇｈ　ｓｔｒｅｎｇｔｈ，ｈｉｇｈ　ｓｔｉｆｆｎｅｓｓ，ｆａｔｉｇｕｅ－　ｒｅｓｉｓｔａｎｔ，ａｓ　ｗｅｌｌ　ａｓ　ｃｏｒｒｏｓｉｏｎ－ｒｅｓｉｓｔａｎｔ．Ｔｈｅ　ｕｓｉｎｇ　ｏｆ　ＣＦＲＰ　ａｃｈｉｅｖｅｓ　ｔｈｅ　ｐｕｒｐｏｓｅ　ｏｆ　ｅｎｅｒｇｙ－ｓａｖｉｎｇ　ａｎｄ　ｅｍｉｓｓｉｏｎ　ｒｅｄｕｃ—　ｔｉｏｎ　ｂｙ　ｒｅｄｕｃｉｎｇ　ｔｈｅ　ｗｅｉｇｈｔ　ｏｆ　ｍａｔｅｒｉａｌｓ，ｗｈｉｃｈ　ｒｅｆｌｅｃｔｓ　ｔｈｅ　ｌｅｖｅｌ　ｏｆ　ＣＦＲＰ　ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ．Ｗｉｔｈ　ｂｒｅａｋｔｈｒｏｕｇｈ　ｏｆ　ｔｈｅ　ｋｅｙ　ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｉｃａｌ　ｉｎ　ｄｏｍｅｓｔｉｃ　ｃａｒｂｏｎ　ｆｉｂｅｒ　ａｎｄ　ｔｈｅ　ＣＦＲＰ　ｍａｎｕｆａｃｔｕｒｅ，ｉｔ　ｃａｎ　ｂｅ　ｅｘｐｅｃｔｅｄ　ｓＯＯｎ　ｔＯ　ａｃｈｉｅｖｅ　ｃａｒｂｏｎ－ｆｉｂｅｒ　ｃｏｒｎ－　ｐｏｓｉｔｅ　ｍａｔｅｒｉａｌｓ　ｉｎ　ｔｈｅ　ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ　ｏｆ　ｅｎｅｒｇｙ　ｓａｖｉｎｇ　ａｎｄ　ｅｍｉｓｓｉｏｎ　ｒｅｄｕｃｔｉｏｎ．　Ｋｅｙ　ｗｏｒｄｓ　ＣＦＲＰ。ｅｎｅｒｇｙ　ｓａｖｉｎｇ　ａｎｄ　ｅｍｉｓｓｉｏｎ　ｒｅｄｕｃｔｉｏｎ，ａｉｒｃｒａｆｔ，ｗｉｎｄ　ｔｕｒｂｉｎｅ　ｂｌａｄｅ，ｓｕｃｋｅｒ　ｒｏｄ，ｃａｂｌｅ　ｃｏｒｅ　０前言　中国政府在２００９年１１月２６日向全世界宣布了控制温　室气体排放的行动目标，即到２０２０年实现单位国内生产总　值（ＧＤＰ）二氧化碳排放比２００５年下降４０　～４５　。同时各　为典型代表的先进复合材料作为结构、功能或结构／功能一　体化材料，在如导弹、运载火箭、卫星、军机等航天航空，以及　如大型飞机、风力发电叶片、石油开采、核电、汽车等民用领　域中发挥着不可替代的作用。如果认为先进复合材料在航　空航天领域的应用水平和规模关系着国家安全的战略层面，　那么为了解决全球气候变暖、温室气体排放的环境问题，碳　国在哥本哈根气候对话会议前夕提出，到２０２０年，相比１９９０　年的水平，欧盟将减排２Ｏ％，Ｅｔ本和俄罗斯将减排２５％。而　美国公布的２０２０年温室气体排放量是在２００５年的基础上　纤维复合材料在大型飞机、风力发电叶片、汽车部件、石油开　采抽油杆、电力输送电缆等领域的应用将增长迅速。随着国　产化碳纤维制造关键技术的突破，中国目前在投和计划投资　减少１７　，只相当于１９９０年的４　。温室气体排放与能耗密　切相关，７Ｏ　的二氧化碳排放都来自能源消耗。近年来，我　国对可再生能源、新能源等低碳能源的发展非常重视，据国　家发改委统计，２００８年中国可再生能源利用量达到２．５亿ｔ　的碳纤维产能超过了６００００ｔ／年。本文就如何结合节能减排　的国家目标，突破碳纤维复合材料的低成本制造与应用技　术，实现碳纤维复合材料在节能减排领域的实际应用，从大　标准煤，约占一次能源消费总量的９　，按照上述规模和速度　型飞机、汽车、风电叶片、电力输送等领域的应用进展进行了　介绍。　推算到２０２０年，我国非化石能源占一次能源消费的比例可　达到ｌ５　左右。　碳纤维复合材料具有轻质、高强度、高刚度、优良的减振　性、耐疲劳和耐腐蚀等优异性能。以高性能碳纤维复合材料　１　大型飞机用碳纤维复合材料　在飞机上大量应用碳纤维环氧复合材料能够减轻质量、　＊国家８６３项目（２００１ＡＡ３３５０３０；２００４ＡＡ３３Ｇ１４０）；中石化重点项目（Ｐｏ３０６６）；广东省教育部产学研结合项目（２００９１３０９０３００４３５）　杨小平：男，１９６５年生，教授，博导，研究方向为树脂基复合材料和生物复合材料　Ｅ－ｍａｉｌ：ｙａｎｇｘｐ＠ｐｕｂｌｉｃ．ｂｔａ．ｎｅｔ．ｃｎ　・　２　・　材料导报：综述篇　２０１０年２月（上）第２４卷第２期　节省燃油、降低排放，从而增大航程ｌｌ一　。波音７８７中结构材　料有近５Ｏ　使用碳纤维复合材料，包括主机翼和机身。采用　划到２０１０年，每年新增机组约８ＯＯＭｗ，相当于５３３台　１．５ＭＷ机组；到２０２０年，每年新增机组１９３３ＭＷ，相当于　１６６７台１．５ＭＷ机组，到２０２０年中国市场将需要超过２．５　万台的大容量风机。　风力发电装备的关键部件叶片，现多使用玻璃纤维增强　碳纤维复合材料替代金属结构材料后不仅可以减轻机身质　量，而且还可以保证不损失强度或刚度，大大提高了燃油经　济性，能够比它的上一代机型（金属材质的Ｂ７６７）降低ｌ７　的油耗。另外，采用碳纤维复合材料可以制成更坚固的压力　材料（ＧＦＲＰ）制造，难于满足叶片尺寸加大对刚性的要求［９］。　ＣＦＲＰ材料在叶片上的应用无疑将促进风能发电产业的发　展Ｉ】　。研究表明叶片质量ｗ随叶片长度Ｌ的三次方增加，　即　一ＡＬ。。当风机叶片质量增加到一定程度时，叶片质量　的增加幅度将大于风机能量输出的增加，这就需要使叶片尽　舱，使得Ｂ７８７机舱内的压力保持在１８２８．８ｍ（６０００英尺）高　度时的气压，而不是通常的２１３３．６～２７４３．２ｍ（７０００～９０００　英尺），机舱内湿度可以恒定在ｌＯ　～１５％（而金属机身内只　能保持在５Ｋｏｏ～１０　），乘客会感觉更加舒适。　在２Ｏ世纪７Ｏ年代的空客Ａ３００机身上，复合材料质量　只占整架飞机的５　，同样２Ｏ世纪９Ｏ年代量产的Ｂ７７７上复　合材料的质量也只占到２ｏ　，尤其是Ｂ７７７水平尾翼就是　大型的复合材料构件。虽然使用了３５ｔ（占Ａ３８０飞机结构材　料中的２３　）碳纤维复合材料，但中央翼盒、机尾组件以及压　舱壁等一次结构件均采用碳纤维复合材料；预计将于２０１０　年问世的Ａ３５０超宽客机，其使用的碳纤维复合材料达　６２　，将成为空客公司第一架全复合材料机翼飞机。从节能　效果看，以Ａ３８０为例，其首架飞机每位乘客的百ｋｍ能耗不　到３Ｌ，比竞争机型的能耗低１２　；而Ａ３５０的百ｋｍ能耗预　计只有２．５Ｌ／人，几乎可以与现在的迷你小汽车媲美。　东京大学、神户大学、波音公司、全日空合作的研究报告　显示，与中型客机（波音７６７）相比，波音７８７使用５０　碳纤维　复合材料时在全日空１Ｏ年飞行周期内可航行２０００次／年。　以日本国内航线（５００英里）计算，每～架飞机在全生命周期　内的减排效果如下：飞机的原材料采用碳纤维复合材料时制　造过程中增加２００ｔ　ＣＯ　排放（未使用时为７００ｔ）；使用碳纤维　复合材料在组装制造过程中排放量为３０００ｔ（未使用时为　３８００ｔ），减排８００ｔ；而在】ｏ年飞行周期内，采用碳纤维复合材　料排放Ｃ０　为３６８０００ｔ（未使用时为３９５０００ｔ），折合总量减排　为２７０００ｔ／１０年，合计２７００ｔ／年，再折合使用ｌｔ碳纤维的　Ｃ０２排放量为１４０ｔ／年。由此可见，采用碳纤维复合材料将　显著降低ＣＯ　的排放。　据《空客全球市场预测》估计，２００６—２０２５年问，飞机运　营商将需要２２７００架客机和货机。这些需求正引领着碳纤　维结构性复合材料用量的巨大增长，未来几年航空中碳纤维　复合材料的使用量将以年均１２　的速度继续增长，估计将从　２００７年的６８２０ｔ增加至２０１０年的１００００ｔ以上，２０１２年可达　１３０００ｔ，由此可以设想，大量使用碳纤维复合材料后对于节能　减排贡献巨大。　２风力发电叶片用碳纤维复合材料　风能是一种清洁可再生能源，取之不尽，用之不竭。按　８０　ｍ高度处风速为６．９ｍ／ｓ计算得出全球风能可利用资源　量为７．２ＰＷ（１ＰＷ＝１０００ＧＷ）。预计２０１５年全球用电量将　达到２．２ＰＷ，到２０３０年将达到３．０ＰＷ。如果全球风力发电　技术和规模能达到利用ｌＯ％的风能资源的水平，那就足以承　载全球１／４的电力需求量。中国风能资源总储量约３２．３亿　ｋＷ，可开发和利用的陆地风能储量有２．５３亿ｋｗ。按照规　可能地轻量化。在兆瓦级风电机组中，如１ＭＷ的叶片长　３１ｍ，每片约４．５ｔ；１．５ＭＷ主力机型叶片长３４～３７ｍ，每片　约６ｔ。目前国内商业化风力发电所用的电机容量一般为　１．５～２．ＯＭｗ，与之配套的复合材料叶片长度为３２￣４０ｍ，质　量为６．８ｔ；５ＭＷ的风力发电机的叶片长６１．５ｍ，单片叶片的　质量接近１８ｔ，旋转直径可达１２６．３ｍ。当风力发电机叶片长　度增加时，对其刚度也有一定的要求，为了保证在极端风载　下叶尖不碰塔架，叶片必须具有足够的刚度。既要减轻叶片　的质量，又要满足强度与刚度要求，有效的办法就是采用碳　纤维增强复合材料。风力发电机超过３Ｍｗ、叶片长度超过　４０ｍ时，在叶片制造时采用碳纤维已成为必要的选择（不一　定全是碳纤维，主要受力部分可能是碳纤维的复合材料）。　事实上，当叶片超过一定尺寸后，ＣＦＲＰ叶片反而比ＧＦＲＰ　叶片便宜，因为材料用量、劳动力、运输和安装成本等都下降　了。另外，利用碳纤维的导电性能，通过特殊的结构设计，可　有效避免雷击对叶片造成的损伤［１Ｉ７　ｌ。　就ＧＦＲＰ叶片的模量和强度来说，目前的临界长度大约　是６０ｍ，而ＣＦＲＰ的比强度约是ＧＦＲＰ的２倍，ＣＦＲＰ的比模　量约是ＧＦＲＰ的３倍。由于ＣＦＲＰ轻而刚又强，决定了采用　ＣＦＲＰ叶片能够增加叶片的临界长度。Ｉ　Ｍ公司开发６１．５ｍ　大型复合材料叶片时，为了保证叶片能够安全承担风力、温　度等外界载荷，采用了玻纤／碳纤维混杂复合材料结构，在横　梁和翼缘等要求较高的部位使用碳纤维作为增强材料，单片　叶片质量达１５ｔ　ｏ　ＣＦＲＰ材料在叶片上的应用无疑将促进风　能发电产业的发展。丹麦风机生产商维斯塔斯（Ｖｅｓｔａｓ）公司　在风机叶片的载荷加强杆中使用碳纤维，目前为止已经安装　了近３．４万套风机系统。西班牙Ｇａｍｅｓａ公司宣称２００８年１　月在全球已收到超过８０００ＭＷ的风力发电机订单，其中　３０００ＭＷ已经安装完毕。风电叶片应用将推动大丝束（２４Ｋ　以上）碳纤维产量的增长。若１ｋＷ风机每片叶片以６ｔ计，需　要纤维４ｔ，如果碳纤维占ｌＯ　，则每片叶片的碳纤维用量为　０．４ｔ，每座风机为１．２ｔ，到２０２０年中国市场将需要超过２．５　万台的大容量风机，合计年需求碳纤维３００００ｔ。　碳纤维在风机叶片中的应用将成为继航空航天后的另　一大应用领域，欧洲和亚洲在这一领域远远领先于美国。全　球风机装机容量的增长速度正在加快，由增加碳纤维复合材　料用量的长叶片制成大容量风机将成为主要趋势［１　。　３汽车用碳纤维复合材料　国际上对于汽车的ＣＯ：排放政策是：欧洲在２０１０年度　实现节能减排的碳纤维复合材料应用进展／杨小平等　的指标是１４０ｇ—ＣＯ２／ｋｍ，２０１５年要求下降到１２０ｇ—　）　／ｋｍ；　日本２０１０年度的指标是１７０　ｇ—Ｃｏ２／ｋｍ，２０１５年则要求下降　到１３５ｇ－ＣＯ　／ｋｉｎ。为了进一步加大节能减排力度，２００９年５　月１９日奥巴马在白宫宣布了限制汽车温室气体排放和耗油　的新法规，要求在２０１６年新车平均燃油经济性（ＣＡＦＥ）达到　３５．５英里／加仑，即在２００７年水平的基础上提高４２　。汽车　工业为了应对国际上对于汽车ＣＯ　的排放政策，必须提高燃　油效率、降低汽车自身质量以及同时保证在安全与乘用舒适　等方面研发革新技术。如日本丰田（Ｔ０ＹＯＴＡ）力争在２０１１　年实现中小轿车轻量化１Ｏ　，尼桑轿车在２０１５年实现轻量　化ｌ５　，三菱２０１０年在概念车上实现３Ｏ　轻量化。轻量化　材料在新能源汽车和现有燃油汽车领域的应用都可降低油　耗和减少排放，是国外汽车材料发展的重点ｌ５　。　碳纤维复合材料在汽车上的应用方面，美国福特公司早　已采用制造汽车传动轴、发动机罩、上下悬架臂等零部件，主　要应用在结构件和受力件上。ＳＭＣ的碳纤维复合材料首先　成功批量应用于２００３款的Ｄｏｄｇｅ　Ｖｉｐｅｒ车型和Ｍｅｒｃｅｄｅｓ　Ｍａｙｂａｃｈ车型的系列化生产中。据报道，梅赛德斯一奔驰推　出的ＳＬＲ迈凯伦超级跑车使用了高性能碳纤维复合材料，　时速可达３３４ｋｍ／ｈ，Ｏ～１００ｋｍ的加速时间仅为３．８ｓ。这款　车能够具有如此超高的时速，除了采用强悍的动力系统和借　鉴Ｆ１赛车设计理念外，其车身几乎全部采用碳纤维复合材　料制成，在碰撞中对能量的吸收能力比钢材或铝材高出４～５　倍。宝马公司开发和试验高强、轻量碳纤维复合材料车体板　和其他部件时采用碳纤维是Ｚｏｌｔｏｋ公司生产的大丝束产品，　如ＢＭＷ　３系列Ｔｏｕｒｉｎｇ和Ｘ５的后扰流板，ＢＭＷＺ４硬顶、　后保险杆支架等。　ＧＫＮ公司在１９８８年开始研究碳纤维复合材料传动轴，　给出了大量相关的专利文献报道．Ｊ　］。以碳纤维汽车传动　轴为例，采用钢铁材料的传动轴一般为１５ｋｇ，铝合金材料为　１２ｋｇ，而采用碳纤维复合材料传动轴则可下降为７．８ｋｇ。传　动轴在Ｒｅｎａｕｌｔ　Ｅｓｐａｅｅ　Ｑｕａｄｒａ上的使用开创了碳纤维复合　材料汽车传动轴的先驱。Ａｕｄｉ　８０／９０　Ｑｕａｔｔｒｏ在１９８９年首　次使用碳纤维传动轴，并且使用车型一直延续到了１９９８年　的Ａｕｄｉ　Ａ４／Ａ８　Ｑｕａｔｔｒｏ，此种型号的传动轴年产已达３００００　套。日本东丽公司在２００８年度发布的碳纤维发展战略报告　中统计表明：２００７年度在尼桑ＧＴＲ车型上使用碳纤维传动　轴５０００只；阿斯顿・马丁Ｖ８　Ｖａｎｔａｇｅ　Ｃｏｕｐｅ车型上使用１　万只；Ｍａｚｄａ　ＲＸ－８型车上使用了１３万只；尼桑Ｆａｉｒｌａｄｙｚ　２００２型上使用了２５万只，最大的应用量在ＭＭＣ　ＰＮｅｒｏ上，　使用了５Ｏ万只，总计达到了９Ｏ万只。　现在，制约碳纤维复合材料在汽车工业使用的最大障碍　是碳纤维的成本，如果碳纤维原材料的价格下降到１５～２Ｏ　美元／ｋｇ的水平，采用碳纤维复合材料可使大众型轿车从　１３４０ｋｇ轻量化为９７０ｋｇ，从轿车等级来讲，全球现在小汽车　的销量为６４００万辆，顶级轿车为４万辆，按照每辆使用　１００ｋｇ碳纤维计，将消耗碳纤维０．４万ｔ；豪华轿车５Ｏ万辆，　将消耗５万ｔ碳纤维；而大众型轿车６０００万辆，将消耗６００　万ｔ碳纤维，２００８年度世界碳纤维的消耗量才３．５万ｔ左右，　・　３　・　因此，碳纤维在汽车上的应用也像碳纤维在大飞机（Ａ３８Ｏ，　Ｂ７８７）上一样成功的话，将带动碳纤维产业的飞速发展。　４石油开采用碳纤维复合材料　有杆泵采油是当前国内外应用最广泛的机械采油技术。　目前世界上机械采油井数已超过总生产井数的９Ｏ　以上，　８Ｏ　左右的机械采油井都采用有杆泵抽油模式。我国共有　油井８万多口，其中９５　是用机械采油方式进行原油开采，　约２万口是属于采油成本高和难的腐蚀性油井、深井和超深　井，其抽油杆就成为了国内石油开采的关键新材料。由于井　深和钢质抽油杆的自身质量等因素的影响，使机械采油效率　大大降低，因抽油杆自身不足而造成的事故次数占抽油井事　故的６０　～７Ｏ　。传统金属抽油杆由于自身质量大、易腐　蚀、疲劳性能较差等缺点，已成为制约这种采油方式发展和　壮大的“瓶颈”。碳纤维连续抽油杆具有轻质、高强、耐高温、　耐腐蚀、耐磨损及结构功能一体化的特点，使采油效率大为　提高，事故发生率也比用传统抽油杆大为减少ｌ＿１　。　碳纤维抽油杆用于有杆泵系统采油的应用研究起源于　美国。美国利用其独特的航空航天技术和材料技术，于２０　世纪９Ｏ年代初成功研制出碳纤维杆、专用的油井作业设备　和碳纤维抽油杆一钢抽油杆的混合抽油杆柱设计软件，并进行　了矿场试验。１９９１年５月至１９９５年１１月美国在３３口抽油　井中使用了碳纤维杆，平均泵挂深度为１４４４ｍ，平均泵径为　５０．５ｍｍ，７口井的平均冲数为１０．５ｒａｉｎ一，平均地面冲程为　３．９４ｍ，碳纤维杆的长度占整个抽油杆柱长度的平均比例为　５６．８　，井液平均含水８８．８　，平均日产液９ｌ＿７ｔ。其中有～　口井正常运行了４年，另一口含Ｈ。ｓ的井正常运行了３年，　还有几口井也连续运行了３年多。这３３口井在４年半的矿　场试验中共作业４５井次，最主要的失效形式是钢接头疲劳　断裂和碳纤维杆端部连接部位失效，其次是由于碳纤维杆受　压应力引起失效。试验结果表明，碳纤维杆是一种很有发展　前途的特种抽油杆。　在２０００年前后，北京化工大学、山东大学和胜利油田等　开展了碳纤维连续抽油杆的制造技术和工程应用技术研发，　研制了具有自主知识产权的拉挤成型碳纤维复合材料抽油　杆　，分别为耐温９０￣Ｃ、１２０℃和１５０￣Ｃ的碳纤维连续抽油　杆；建造了多条碳纤维拉挤生产线；进行了碳纤维连续抽油　杆和金属接头的电化学腐蚀等服役行为及其可靠性研究；进　行了碳纤维连续抽油杆采油系统的关键技术和理论研究；建　立了碳纤维连续抽油杆应用的杆柱设计和故障诊断的计算　机软件；实施了碳纤维连续抽油杆应用的关键配套装备，如　碳纤维连续抽油杆的专用下井作业车、碳纤维杆专用超长冲　程抽油机、专用超长冲程抽油泵、碳纤维杆采油工艺配套辅　助设备与工具开发；建立了以碳纤维连续抽油杆为核心的新　型采油装备及系统。　从２００１年６月第一口油井矿场试验开始，碳纤维抽油　杆已在胜利油田的胜利采油厂、东幸采油厂、河口采油厂、纯　梁采油厂、孤岛采油厂等５家采油厂进行了前后４年、总共　５０口油井（井次）的碳纤维连续抽油杆的现场应用试验结果　・　４　・　材料导报：综述篇　２０１０年２月（上）第２４卷第２期　统计表明，碳纤维连续抽油杆和钢制抽油杆相比，具有耐疲　会影响部分杆塔，不会引起普遍加高杆塔的后果，但若要继　续升高运行温度，由于弧垂增大和钢芯的蠕变引起永久变　形，将严重影响现有杆塔基础和架线规程。如果更大幅度地　升高导线的工作温度，必须相应解决３个问题：提高高温下　劳、节能、耐腐蚀、作业速度快、增加产液量等多项优点；经统　计，平均节能５０％以上；到目前为止，还没有一口井因腐蚀或　疲劳断裂失效。碳纤维连续抽油杆的单井产液量平均提高　４￣８ｔ／ｄ，泵效平均提高约２４　，另外光杆悬点载荷降低了　４５　以上，电流降低了５Ｏ　以上。在提高抽油效率、减少抽　油杆偏磨、降低结蜡等方面具有明显的效果，最长的抽油杆　已连续使用了３年多，最大下井深度已达到２８００ｍ。　目前，我国的油田不像中东的油田那样有很强的自喷能　力，多为低渗透的低能、低产油田，大部分油田要靠注水压油　线芯强度、减小高温下导线弧垂和高温下铝导体的电阻。　日本于２Ｏ世纪９Ｏ年代后期相继开发出碳纤维芯铝绞　线（ＡＣＦＲ）和耐热型的耐热碳纤维芯耐热铝合金绞线（ＴＡＣ—　ＦＲ）。从２０００年开始，作为现场试验，日本在气象条件较为　严酷的青森县下北郡横滨町架设了应用ＡＣＦＲ　１６０ｍｍ。和　ＴＡＣＦＲ　１６０ｒａｍ。导线的试验线路，对自然环境下的张力变　人井，再用抽油机把油从地层中提升上来。以水换油或者以　电换油是我国油田的现实，因而，电费在我国石油开采成本　中占了相当大的比例，节能具有现实意义。我国油藏开发的　类型日趋复杂、地域更为广阔，油井遍布陆上、海域，伴随着　深层油藏的开发，涌现出大量深井、超深井。据统计，我国各　大油田，如胜利油田、中原油田井深在２５００ｍ以上的油井约　占总井数的１ｏ　，特别是新近开放的新疆塔里木油田、大庆　海拉尔油田，井深都在２５００～３０００ｍ；井矿环境除水、盐外，　还出现了Ｃ０　、ＨＣ１和Ｈ。Ｓ等腐蚀性气体。全国油田的抽油　杆年需求量约在２６００万ｍ。按照２０　使用碳纤维抽油杆的　预期用量计算，预计可使用碳纤维抽油杆５６０万ｍ，按照每　米１５０ｇ碳纤维拉挤复合材料计算，需要消耗碳纤维６０Ｏｒ／　年。目前，我国抽油机的保有量在１０万台以上，电动机装机　总容量为３５００ＭＷ，每年耗电量逾百亿ｋＷ・ｈ。按照使用碳　纤维抽油杆平均节能５Ｏ　以上，以２Ｏ　油井采用碳纤维抽　油杆计算，每年可以节能１０亿ｋｗ・ｈ。　５电力输送电缆用碳纤维复合材料　电力是国家能源的重中之重，我国电力工业每年以１３　的速度发展，使许多输送线路呈现过负荷现象，输电电网已　成为输电的瓶颈问题，而新建电网又受到土地供应和线路走　廊工程造价高等诸多因素限制。国内电网建设每年需要的　架空导线约８Ｏ万ｋｍ以上，加上现有输电线路的改造，也要　４０万ｋｍ左右。目前国内１ｌＯｋＶ以上的输电线路均为裸导　线，导体为钢芯铝绞线、铝合金绞线、铝包钢绞线￣２８，２９］。提高　导线运行温度是在不增加导线截面积情况下有效提高输电　能力的一种方法。有关研究表明，４ｏｏ／５ｏ钢芯铝绞线使用温　度为７Ｏ℃时，载流为５８３Ａ，升高至８Ｏ℃后，载流可达８３５Ａ，　可节约１Ｏ　～２５　线材，综合造价可节省１Ｏ　左右。国外　ＣＴＣ（Ｃｏｍｐｏｓｉｔｅ　ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ　ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ）公司研究表明，导线　温度升高到１４０℃左右，同样外径的电线截流量可以提高１　倍以上。然而，架空导线的载流量受导线载流发热后的机械　强度损失制约。国内外的研究表明，导线超过一定温度长时　间运行后，其弹性变形将转变成永久变形，使机械强度损失　无法在线温恢复至常温后得以同步恢复。若设计载流量太　高，就会引起导线温度较高而使机械强度损失超过允许量　值，造成导线弧垂增大、舞动半径变大、抗振能力下降从而缩　短线路使用寿命和降低运行的安全性。如允许温度从７０℃　升高到８Ｏ℃，相应弧垂的差额为１～３ｍ，这样的弧垂差额仅　动、覆雪状况及金具的适应性等做了约４年的验证试验。现　场试验中未观察到异常的覆冰、振动和过大的蠕变伸长。试　验结束后的特性调查结果也未发现导线性能的劣化。　美国３ＭＣａ０－ｓｚ３公司于２００１年开发出铝基陶瓷纤维芯铝　绞线（ＡＣＣＲ），２００１年以来，铝基陶瓷纤维芯铝绞线ＡＣＣＲ　已在若干不同电压等级的输电线路上试运行或实际应用。　２００３年美国ＣＴＣ公司开发了复合材料芯线铝导线（ＡＣ—　ＣＣ），其技术关键是采用纤维增强的树脂基复合材料作为低　膨胀、高强耐热线芯代替传统的钢芯，线芯是由以碳纤维复　合材料为中心的玻璃纤维复合材料包覆制成，外层铝导体则　采用梯形截面铝代替传统圆截面铝线绞合而成。这种复合　材料电缆具有以下特点：载流量是ＡｃｓＲ（钢芯铝绞线）的２　倍，同样外径的导线包含更多Ａｌ，消除了弧垂造成的不良后　果，可在２００℃下使用，实现大跨度架线，减少了２Ｏ　甚至更　多的塔架。２００４年１Ｏ月ＣＴＣ第一条长约３．２ｋｉｎ的ＡＣＣＣ　线路在德克萨斯州安装完成，此后．ＣＴＣ公司的麟导线　先后在美国的霍兰（美国密西根州西南部一城市）、德克萨斯　州金曼市安装了试验线路，并与美国最大的大众导线公司签　定了生产和销售协议。据了解，近期美国将有１０多条改造　或新建线路计划使用ＣＴＣ公司生产的ＡＣＣＣ导线，其中有　若干条２３０ｋＶ的线路。　２００５年江苏远东电缆有限公司成立了远东复合技术有　限公司，引进美国ＣＴＣ公司技术合作生产ＡＣＣＣ导线，其关　键部分碳纤维复合材料加强芯全部从美国ＣＴＣ公司进口。　目前其产品已在福建、辽宁、江苏、天津等多个省、直辖市的　５ｏ余条线路电网挂网送电，运行良好；由于采用国外碳纤维　复合材料加强芯，造价是我国普通导线的５倍，已成为大量　应用的瓶颈。　碳纤维复合导线在输电领域的应用被认为是电力工业　基础设施建设的一次革命，它具有质轻、强度高、耐高温、耐　腐蚀、线损低、弛度低、绝缘性好等优点，可以减小新建线路　土地占用面积，节约运输、安装与维护费用，减少工程造价，　节能、增容、改善环境等，具有重大的经济和社会效益以及广　阔的应用前景。据中电联报道，我国每年新增输电线路约　１００万ｋｍ，老化改造线路约２Ｏ万ｋｍ，并以每年５Ｏ　～６０　的速度递增。在未来２年，我国用于电网的投资平均约为　３６００亿元，为碳纤维复合导线的应用提供了巨大的潜在市　场。此外，国外的电力市场潜力巨大，以美国为例，预计在未　来１Ｏ年，用于更新输电基础设施的投资将达５６０亿美元。　实现节能减排的碳纤维复合材料应用进展／杨小平等　对于国家而言，电网采用新技术是节约土地资源和改善　生态环境的有效措施。我国电网建设中存在的另一个问题　是走廊资源占用较多。我国５００ｋＶ单回路平均单塔基征地　面积０．１９亩／基、平均征地数量０．５２亩／ｋｍ、平均树木砍伐　数量１２～１８亩／ｋｉｎ、平均零星树木砍伐数量１２０～１８０株　ｋｍ。我国５００ｋＶ线路长度为３１４８６ｋｍ，按平均走廊宽度　６０ｍ计算，线路走廊占地１．６４万亩，砍伐树木约５６万亩。　采用新型的复合材料芯铝绞线和复合材料杆塔后，土地资源　的消耗可以减少１／２（按“１１．５”电网建设规划，可节省土地２　万亩），节能、环保效果显著。碳纤维复合材料不存在钢丝材　料引起的磁损和热效应，而且在输送相同负荷的条件下具有　更低的运行温度，在相同传输容量下，碳纤维复合材料导线　线损减少６．３　０　ｏ，按全国全口径年发电量３２５５９亿ｋＷ・ｈ（中　电联数据）计算，可减少线损约２６０亿ｋＷ・ｈ，按发电耗煤　３７０ｇ／（ｋＷ・ｈ）计算，相当于每年节约电煤约９９０万ｔ（同时　减少Ｃ０　排放）。　６结语　碳纤维复合材料具有轻质、高强度、高刚度、耐疲劳和耐　腐蚀等优异性能，为了解决全球气候变暖、温室气体排放的　环境问题，在大型飞机、风力发电叶片、汽车部件、石油开采　抽油杆、电力输送电缆等领域的应用将推动节能减排的实　现。但是碳纤维只是一种原材料，必须制成复合材料部件或　者制品才能实现高附加值。实现碳纤维复合材料应用的关　键之一是在碳纤维生产的上游实施表面处理和上胶剂等通　用方法以突破界面工艺瓶颈；关键之二是发展低成本的碳纤　维生产及复合材料成型技术，尤其关注中间产品如预浸料、　织物的开发；关键之三是重点开发终端产业链如航空航天大　型飞机（主、次结构件），新能源工业领域如风力发电叶片、　ＣＮＧ气瓶Ｅ３３，３４　、抽油杆、电缆芯、汽车件等产业，以形成碳纤　维原丝、碳丝、复合材料一条龙的产业良性发展。　参考文献　１　Ｇｕｔｏｗｓｋｉ　Ｔ，Ｈｅｎｄｅｒｓｏｎ　Ｒ，Ｓｈｉｐｐ　Ｃ．Ｍａｎｕｆａｃｔｕｒｉｎｇ　ｃｏｓｔｓ　ｆｏｒ　ａｄｖａｎｃｅｄ　ｃｏｍｐｏｓｉｔｅｓ　ａｅｒｏｓｐａｃｅ　ｐａｒｔｓ［Ｊ］．ＳＡＭＰＥ　Ｊ，　１９９ｌ，２７：３７　２　Ｑｉ　Ｂ，Ｒａｊｕ　Ｊ，Ｋｒｕｃｋｅｎｂｕｒｇ　Ｔ，ｅｔ　ａ１．Ａ　ｒｅｓｉｎ　ｆｉｌｍ　ｉｎｆｕｓｉｏｎ　ｐｒｏｃｅｓｓ　ｆｏｒ　ｍａｎｕｆａｃｔｕｒｅ　ｏｆ　ａｄｖａｎｃｅｄ　ｃｏｍｐｏｓｉｔｅ　ｓｔｒｕｃｔｕｒｅｓ　［Ｊ］．Ｃｏｍｐｏｓ　Ｓｔｒｕｃｔ，１９９９，４７：４７１　３　Ｋｅｌｌｙ八Ｃｏｎｃｉｓｅ　ｅｎｃｙｃｌｏｐａｅｄｉａ　ｏｆ　ｃｏｍｐｏｓｉｔｅ　ｍａｔｅｒｉａｌｓ［Ｍ］．　Ｎｅｗ　Ｙｏｒｋ：Ｐｅｒｇａｍｏｎ，１９９，ｉ：２３１　４中国产业经济研究院．２００９—２０１０年中国碳纤维行业形势　及发展趋势预测报告［Ｒ］．北京，２００９　５贺福，孙微．碳纤维复合材料在大飞机上的应用［Ｊ］．高性能　纤维与应用，２００７，３２（６）：５　６贺福，王茂章．碳纤维及其复合材料［Ｍ］．北京：科学出版　社，１９９７　７陈绍杰，朱珊．大丝束碳纤维应用研究［Ｊ］．高科技纤维与　应用，２００４，２９（４）：２２　・　５　・　８　Ｓｏｕｔｉｓ　Ｃ．Ｆｉｂｅｒ　ｒｅｉｎｆｏｒｃｅｄ　ｃｏｍｐｏｓｉｔｅｓ　ｉｎ　ａｉｒｃｒａｆｔ　ｃｏｎｓｔｒｕｃ—　ｔｉｏｎ［Ｊ］．Ｐｒｏｇ　Ａｅｒｏｓｐａｃｅ　Ｓｃｉ，２００５，４１：１４３　９　叶鼎铨．全球风电复合材料发展概况［Ｊ］．玻璃纤维，２００９　（１）：３３　１０　Ｇａｒｄｉｎｅｒ　Ｇ．Ｗｉｎｄ　ｂｌａｄｅ　ｍａｎｕｆａｃｔｕｒｉｎｇ，Ｐａｒｔ　１：Ｍ＆Ｐ　ｉｎｎｏ—　ｒａｔｉｏｎｓ　ｏｐｔｉｍｉｚｅ　ｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎ［Ｊ］．Ｈｉｇｈ－ｐｅｒｆｏｒｒｎ　Ｃｏｍｐｏｓ，　２００８，１２：４２　１１赵稼祥．复合材料在风力发电上的应用Ｉ－Ｊ］．高科技纤维与　应用，２００３，２８（４）：１　１２国内碳纤维生产商发展策略．［ＥＢ／ＯＬ］．［２００９—０７　０８］．ｈｔ　ｔｐ：｛ｆ　．ｃｈｅｍｉｎｆｏ．ｇｏｖ．ｃｎ／ＺＸＺＸ／ｐａｇｅ－ｉｎｆｏ．ａｓｐｘｉｄ一　２３０７８０ｇ＞Ｔｎａｍｅ＝ｈｇｙｗＳ＜ｃ＝０　１３戴春辉，刘钧，曾竞成，等．复合材料风电叶片的发展现状及　若干问题对策［Ｊ］．玻璃钢／复合材料，２００８（１）：５３　１４　Ｄｒ　Ａｎｄｒｅｗ　Ｐｏｌｌａｒｄ．Ｐｏｌｙｍｅｒ　ｍａｔｒｉｘ　ｃｏｍｐｏｓｉｔｅｓ　ｉｎ　ｄｒｉｖｅｒｌｉｎｇ　ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｓ［Ｒｌ　ＧＫＮ　Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｗｏｌｖｅｒｈａｍｐｔｏｎ，ＵＫ，　２００６　１５　Ｍｕｔａｓｈｅｒ　Ｓ　Ａ，Ｓａｈａｒｉ　Ｂ　Ｂ，ｅｔ　ａ１．Ｓｔａｔｉｃ　ｔｏｒｓｉｏｎ　ｔａｐａｃｉｔｙ　ｏｆ　ａ　ｈｙｂｒｉｄ　ａｌｕｍｉｎｕｍ　ｇｌａｓｓ　ｆｉｂｅｒ　ｃｏｍｐｏｓｉｔｅ　ｈｏｌｌｏｗ　ｓｈａｆｔ［Ｊ］．Ａｍ　Ｊ　Ａｐｐｌ　Ｓｃｉ（Ｓｐｅｃｉａｌ　Ｉｓｓｕｅ），２００５，１２：６７　１６　Ｄａｉ　Ｇｉｌ　Ｌｅｅ，Ｈａｋ　Ｓｕｎｇ　Ｋｉｍ，Ｊｏｎｇ　Ｗｏｏｎ　Ｋｉｍ，ｅｔ　ａ１．Ｄｅｓｉｇｎ　ａｎｄ　ｍａｎｕｆａｃｔｕｒｅ　ｏｆ　ａｎ　ａｕｔｏｍｏｔｉｖｅ　ｈｙｂｒｉｄ　ａｌｕｍｉｎｕｍ／ｃｏｍｐｏ－　ｓｉｔｅ　ｄｒｉｖｅ　ｓｈａｆｔ［Ｊ］．Ｃｏｍｐｏｓ　Ｓｔｒｕｃｔ，２００４，６３：８７　１７　Ｄｅｒｅｋ　Ｎ　Ｙａｔｅｓ，Ｌｏｓ　Ｇａｔｏｓ，Ｄａｖｉｄ　Ｂ　Ｒｅｚｉｎ，ｅｔ　ａ１．Ｃａｒｂｏｎ　ｆｉ—　ｂｅｒ　ｒｅｉｎｆｏｒｃｅｄ　ｃｏｍｐｏｓｉｔｅ　ｄｒｉｖｅ　ｓｈａｆｔ：ＵＳ，４１４１６２６［Ｐ］．１９７９—　１１～２３　１８　Ｄａｉ　Ｇｉｌ　Ｌｅｅ，Ｊｉｎ　Ｋｏｏｋ　Ｋｉｍ，Ｈａｋ　Ｓｕｎｇ　Ｋｉｍ，ｅｔ　ａ１．Ｈｙｂｒｉｄ　ｐｒｏｐｅｌｌｅｒ　ｓｈａｆｔ　ｏｆ　ｍｅｔａｌ　ａｎｄ　ｃｏｍｐｏｓｉｔｅ　ｍａｔｅｒｉａｌ　ａｎｄ　ｍｅｔｈｏｄ　ｏｆ　ｍａｎｕｆａｃｔｕｒｉｎｇ　ｔｈｅ　ｓａｍｅ：ＵＳ，２Ｏ０４／Ｏ０８２３９４Ａ１［Ｐ］．２００４一　Ｏ４～２９　１９杨小平，李鹏，王成忠，等．乙烯基酯树脂基碳纤维连续抽油　杆的研制［Ｊ］．石油机械，２００３，３１（２）：３５　２０　Ｈｅｎｓｌｅｙ　Ｈ　Ｎ，Ｔａｎｎｅｒ　Ｃ　Ｊ．Ｇｒａｐｈｉｔｅ　ｃｏｍｐｏｓｉｔｅ　ｔａｐｅ　ｉｎ　ｂｅａｍ－　ｐｕｍｐｅｄ　ｏｉｌ　ｗｅｌｌｓ［Ｃ］／／ＳＰＥ　Ａｎｎｕａｌ　Ｔｅｃｈｉｎｃａｌ　Ｃｏｎｆｅｒｅｎｃｅ　ａｎｄ　Ｅｘｈｉｂｉｔｉｏｎ．Ｈｏｕｓｔｏｎ，Ｔｅｘａｓ，１９８４：１３２００　２　１　Ｆｏｌｅｙ　Ｗ　Ｉ　，Ｈｅｎｓｌｅｙ　Ｈ　Ｎ．Ｒｉｂｂｏｎ　ｒｏｄ－ｉｍｐｒｏｖｅｍｅｎｔ　ｉｎ　ｓｕｃｋｅｒ　ｒｏｄ　ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ　ｓｈｏｗｓ　ｎｅｅｄ　ｔｏ　ｒｅｅｖａｌｕａｔｅ　ｃｕｒｒｅｎｔ　ａｒｔｉｆｉｃｉａｌ　ｌｉｆｔ　ｉｎｓｔａ１１ａｔｉｏｎｓ［ｃ］／／ｓＰＥ　Ｗｅｓｔｅｒｎ　Ｒｅｇｉｏｎａｌ　Ｍｅｅｔｉｎｇ，Ａｎｃｈｏｒ—　ａｇｅ，Ａｌａｓｋａ，１９９６：３５７０８　２２吴则中，田丰，张海宴，等．碳纤维复合材料连续抽油杆的　特点及应用前景［Ｊ］．石油机械，２００２，３０（２）：５３　２３李鹏，杨小平，李建国．碳纤维／乙烯基酯树脂单向复合材料　拉挤工艺研究口］．玻璃钢／复合材料，２００３（１）：３５　２４王成忠，于运花，杨小平，等．碳纤维／乙烯基酯树脂拉挤复　合材料界面性能研究［Ｊ］．复合材料学报，２００３，２０（５）：６８　２５石海洋，李鹏，薛忠民，等．乙烯基酯树脂复合材料的固化过　程研究［Ｊ］．材料工程，２００６（１）：３００　２６顾雪林，杨小平，李鹏，等．纤维增强复合材料连续抽油杆及　其制备方法：中国，１２５２３７０［Ｐ］．２００６—０４—１９　（下转第１Ｏ页）　・　１Ｏ・　材料导报：综述篇　２０１０年２月（上）第２４卷第２期　ｏｎ　ｃａｖｉｔａｔｉｏｎ　ｅｒｏｓｉｏｎ　ｂｅｈａｖｉｏｕｒ　ｏｆ　ＷＣ　ｃｏａｔｉｎｇｓ　ｏｎ　ＣｒＮｉＭｏ　ｓｔａｉｎｌｅｓｓ　ｓｔｅｅｌ　ｂｙ　ｌａｓｅｒ　ａｌｌｏｙｉｎｇ［Ｊ］．Ｊ　Ｕｎｉｖ　Ｓｃｉ　Ｔｅｃｈｎ　Ｂｅｉ一　ｉｉｎｇ，２００９，１６（２）：２０３　３王天义，曹建芳，饶建华．轧辊材料及其热处理工艺发展的　现状与趋势ＥＪ］．西部探矿工程，２００５（７）：１２２　４赵新，李文平，刘德富，等．冷轧辊材料及制造技术的发展１７赵玉珍，刘建萍，史耀武．高碳高合金钢激光熔凝处理的性　能研究ＥＪ］．激光技术，２００３，２７（３）：２０５　１８王长贵，李志远，黄安国．７５ＣｒＭｎＭｏ铸钢轧辊激光熔凝强　化的组织及性能分析［Ｊ］．钢铁，２００４，３９（９）：６１　１９　ｄａ　Ｃｏｓｔａ　Ａ　Ｒ，ｅｔ　ａ１．Ｐｈａｓｅ　ｔｒａｎｓｉｔｉｏｎｓ　ｉｎ　Ｎｂ　ｒｉｃｈ　ｃｏａｔｉｎｇ　ｐｒｏｄｕｃｅｄ　ｂｙ　ｌａｓｅｒ　ａｌｌｏｙｉｎｇ：Ａ　ｓｙｎｃｈｒｏｔ　ｒｏｎ　ｒａｄｉａｔｉｏｎ　ｄｉｆｆ　ｒａｅ一　［Ｊ］．大型铸锻件，２００４（３）：３８　５孙桂芳，刘常升，陈岁元，等．轧辊的失效及其修复技术　口］．材料导报，２００７，２１（６）：１００　ｔｉｏｎ　ｓｔｕｄｙ［Ｊ￣．Ｍａｔｅｒ　Ｓｃｉ　Ｅｎｇ，２００２（Ａ３３６）：２１５　２０　Ｚｅｎｇ　Ｄａｗｅｎ，Ｙｕｎｇ　Ｋ　Ｃ，Ｘｉｅ　Ｃｈａｎｇｓｈｅｎｇ．Ｉｎｖｅｓｔｉｇａｔｉｏｎ　ｏｆ　ｃｏｒｒｏｓｉｎ　ｂｅｈａｖｉｏｒ　ｏｆ　ｈｉｇｈ　ｎｉｃｋｅｌ　ｄｕｃｔｉｌｅ　ｉｒｏｎ　ｂｙ　ｌａｓｅｒ　ｓｕｒｆａｃｅ　６　Ｙｕｋｉｏ　Ｆｕｊｉｉ。Ｋｉｋｕｏ　Ｍａｅｄａ．Ｆｌａｋｉｎｇ　ｆａｉｌｕｒｅ　ｉｎ　ｒｏｌｌｉｎｇ　ｃｏｎｔａｃｔ　ｆａｔｉｇｕｅ　ｃａｕｓｅｄ　ｂｙ　ｉｎｄｅｎｔａｔｉｏｎｓ　ｏｎ　ｍａｔｉｎｇ　ｓｕｒｆａｃｅ（Ｉ）Ｒｅ一　ｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎ　ｏｆ　ｆｌａｋｉｎｇ　ｆａｉｌｕｒｅ　ａｃｃｏｍｐａｎｉｅｄ　ｂｙ　ｃｒａｃｋｓ　ｅｘｔｅｎ一　ａｌｌｏｙｉｎｇ　ｗｉｔｈ　ｃｏｐｐｅｒ［Ｊ］．Ｓｃｒｉｐｔａ　Ｍａｔｅｒ，２００１（４４）：２７４７　２１蔺荣岩，汪家道，孔宪梅，等．激光合金化冷轧辊的技术研　究［Ｊ］．新技术新工艺，２００２（１）：３０　ｄｉｎｇ　ｂｉ—ｄｉｒｅｃｔｉｏｎａｌｌｙ　ｒｅｌａｔｉｖｅ　ｔｏ　ｔｈｅ　ｌｏａｄ－ｍｏｖｅｍｅｎｔ［Ｊ］．　Ｗｅａｒ，２００２（２５２）：７８７　２２卢云，何宜柱．铁基材料激光表面合金化研究进展［Ｊ］．安　徽工业大学学报，２００３，１９（３）：１８１　７　Ｋｙｕ　Ｋｉｍ　Ｃｈａｎｇ，Ｌｅｅ　Ｓｕｎｇｈａｋ，Ｊｕｎｇ　Ｊａｅ－Ｙｏｕｎ，ｅｔ　ａ１．Ｅｆｆｅｃｔ　ｓ　ｏｆ　ｃｏｍｐｌｅｘ　ｃａｒｂｉｄｅ　ｆｒａｃｔｉｏｎ　ｏｎ　ｈｉｇｈ　ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ　ｗｅａｒ　ｐｒｏｐ一　２３郭丽环．材料表面的激光合金化［Ｊ］．大连大学学报，２００３，　２４（２）：１６　ｅｒｔｉｅｓ　ｏｆ　ｈａｒｄ—ｆａｃｉｎｇ　ａｌｌｏｙｓ　ｒｅｉｎｆｏ・ｒｃｅｄ　ｗｉｔｈ　ｃｏｍｐｌｅｘ　ｃａｒｂｉｄｅｓ　［Ｊ］．Ｍａｔｅｒ　Ｓｃｉ　Ｅｎｇ，２００３（Ａ３４９）：ｌ　８渠彬，朱世根，顾伟生．轧辊失效方式及其原因分析［Ｊ］．　山东冶金，２００５（２）：３１　９　Ｄａｔ　ｓｙｓｈｙｎ　Ｏ　Ｐ，Ｋｏｐｙｌｅｔｓ　Ｍ　Ｍ．Ｐｒｅｄｉｃｔｉｏｎ　ｏｆ　ｔｈｅ　ｓｅｒｖｉｃｅ　ｌｉｆｅ　２４白万真，魏世忠，龙锐，等．冷轧辊典型失效形式分析综述　［Ｊ］．铸造技术，２００６，２７（９）：１０１０　２５张小彬，臧辰峰，陈岁元，等．ＣｒＮｉＭｏ不锈钢激光熔覆　ＮｉＣｒＳｉＢ涂层空蚀行为［Ｊ］．中国有色金属学报，２００６，２７　（１２）：１３３５　ｏｆ　ｒｏｌｌｉｎｇ　ｂｏｄｉｅｓ　ａｃｃｏｒｄｉｎｇ　ｔｏ　ｔｈｅ　ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ　ｏｆ　ａ　ｓｕｂ－ｓｕｒ一　ｆａｃｅ　ｃｒａｃｋ［Ｊ］．Ｍａｔｅｒ　Ｓｃｉ，２Ｏ０３，３９（６）：７６５　１０　Ｇｏｌｋｉｎ　Ｙｕ　Ｅ，Ｓａｂｅｌ　ｎｉｋｏｖ　Ｙｕ　Ａ，Ｍｅｎ　ｓｈｉｋｏｖ　０　Ｉ．Ｎｅｗ　ｓｙｓ一　ｔｅｍ　ｆｏｒ　ｃｈａｎｇｉｎｇ　ｔｈｅ　ｗｏｒｋ　ｒｏｌｌｓ　ｉｎ　ｔｈｅ　ｆｉｒｓｔ　ｓｔａｎｄ　ｏｆ　ｔｅｍｐｅｒ－　２６马颖，郝远，周琦，等．提高高磷铸铁耐磨性的表面镍基激　光合金化［Ｊ］．甘肃工业大学学报，１９９７，２３（２）：２０　２７陈传忠，孔翠荣，朱瑞富，等．激光合金化存在的问题及发　展前景［Ｊ］．新技术新工艺，１９９６（２）：２２　ｒｏｌｌｉｎｇ　ｍｉｌｌｓ［Ｊ￣．Ｍｅｔａｌｌｕｒｇｉｓｔ，２００２，４６（５－６）：１８５　１１潘继岗，樊自拴，孙冬柏，等．轧辊修复技术的研究现状和　２８孙宽．激光熔覆修复技术的研究［Ｄ］．天津：河北工业大学，　２００６　展望［Ｊ］．新技术新工艺，２００５（３）：６０　１２宋阳，朱世根，渠彬，等．轧辊表面修复与强化的技术途径　２９张庆茂．送粉激光熔覆应用基础理论的研究［Ｄ］．长春：中　国科学院长春光学精密机械与物理研究所，２０００　［Ｊ］．机械设计与制造，２００５（８）：１１３　１３肖爱红，邱长军，李学兵．激光表面改性技术及其应用综述　３０赵栋．镍基合金激光熔覆技术若干问题研究［Ｄ］．郑州：郑　州大学，２００３　［Ｊ］．机械制造，２００６，４４（４９９）：５９　１４汤光平．２Ｏ钢和５ＣｒＮｉＭｏ钢表面渗硼后的激光重熔［Ｄ］．　成都：四川大学，２００３　３１梅运宏．用激光熔覆技术修复球墨铸铁轧辊口］．设备管理　与维修，２００４（４）：３８　３２晁明举．金属材料表面激光淬火和激光熔覆若干关键技术　１５张国栋，黄安国，等．高镍铬无限冷硬铸铁轧辊激光相变硬　化［Ｃ］∥第六届全国表面工程学术会议．兰州，２００６：６２７　１６张来启，陈光南，杨王明．激光熔凝和熔敷在热轧辊强化中　研究［Ｄ］．郑州：郑州大学，２００３　３３谢学兵．含镧硼铁激光熔覆层耐磨性能试验研究［Ｄ］．汕头：　汕头大学，２００１　的应用［Ｊ］．天津工业大学学报，２００３，２２（５）：６９　、　、　、　、、　（责任编辑　林　芳）　、　、、　、　、、　、、　；　、、　、　　．、　、、　　．、、　、　、　、　、　ｐ、、）　、　产、　、　）　）　、　０　、　（上接第５页）　２７顾雪林，杨小平，李鹏，等．纤维增强乙烯基酯树脂基拉挤复　合材料：中国，ＣＮ１６５７５６６［Ｐ］．２００５—０８—２４　ｒｅｉｎｆｏｒｃｅｄ　ｃａｂｌｅ　ａｎｄ　ｍｅｔｈｏｄ　ｏｆ　ｍａｎｕｆａｃｔｕｒｅ：ＵＳ，７０６０３２６１３２　［Ｐ］．２００８—１０—２１　３２　Ｃｌｅｍｅｎｔ　Ｈ，Ｇｅｏｒｇｅ　Ｋ．Ｍｅｔｈｏｄｓ　ｏｆ　ｉｎｓｔａｌｌｉｎｇ　ａｎｄ　ａｐｐａｒａｔｕ－　ｓｅｓ　ｔｏ　ｉｎｓｔａｌｌ　ａｎ　ａｌｕｍｉｎｕｍ　ｃｏｎｄｕｃｔｏｒ　ｃｏｍｐｏｓｉｔｅ　ｃｏｒｅ　ｒｅｉｎ－　２８陈绍杰，朱珊．大丝柬碳纤维应用研究［Ｊ］．高科技纤维与　应用，２００４，２９（４）：２２　ｆｏｒｃｅｄ　ｃａｂｌｅ：ＵＳ，７０４１９０９Ｂ２［Ｐ］．２００６—０５—０９　３３　Ｓｃａｎ　Ｄ　Ｓ，Ｔｈｏｍａｓ　Ｆ　Ｓ．Ｇｌａｓｓ　ｆｉｂｅｒ　ｒｅｉｎｆｏｒｃｅｄ　ｇａｓ　ｃｙｌｉｎｄｅｒ：　２９戴春辉，刘钧，曾竟成，等．复合材料风电叶片的发展现状及　若干问题对策［Ｊ］．玻璃钢／复合材料，２００８（１）：５３　３０　Ｄｏｕｇｌａｓ　Ｅ　Ｊ，Ｃｏｌｉｎ　Ｍ　Ｃ，Ｈｅｒｖｅ　Ｅ　ｎ　Ｃａｂｌｅ　ａｎｄ　ｍｅｔｈｏｄ　ｏｆ　ＵＳ，２００７／０１８７４１５Ａ１［Ｐ］．２００７—０８—１３　３４张洁．国内复合材料气瓶发展及气瓶标准概况［Ｊ］．纤维复　合材料，２００７，３８（３）：３８　ｍａｋｉｎｇ　ｔｈｅ　ｓａｍｅ：ＵＳ，０９３４１６Ｂ２［Ｐ］．２００６—０８—２２　３１　Ｃｌｅｍｅｎｔ　Ｈ，Ｇｅｏｒｇｅ　Ｋ．Ａｌｕｍｉｎｕｍ　ｃｏｎｄｕｃｔｏｒ　ｃｏｍｐｏｓｉｔｅ　ｃｏｒｅ　（责任编辑曾文婷）