项目名称：7kW全固态激光器及其大型风电轴承表面处理关键技术研发与产业化 

　　完成人：1.林学春，2.罗 虹，3.于海娟，4.李 达，5.张志研，6.王奕博，7.侯 玮，8. 刘燕楠，9.王宝华，10.邹淑珍

    完成单位：1. 中国科学院半导体研究所；2.北京京冶轴承股份有限公司 

　　项目简介： 

　　随着世界风力发电业的快速发展，风机功率向MW级大功率、小体积方向发展。风电机组用主轴轴承，既是大部件也是核心部件，目前国内MW级紧凑型风机轴承完全依赖进口，成为我国风力发电实现高功率转型的主要障碍之一。尤其是2.5MW以上的高功率风电装备轴承，受限于激光技术的发展，国内主要采用传统的高频感应加热淬火技术，轴承的硬度、耐磨性、变形尺寸等技术指标远远不能满足风电轴承的需求。另外，对这种超大型风机轴承表面硬度及处理方法，一直在沿用小型风机的技术。这给大型风机运行的可靠性、寿命带来极大的风险。因此，国产化2.5MW及以上风电轴承的研制成为我国风电产业发展的紧迫需求。 

　　本项目从风电轴承用激光器关键技术及其淬火工艺出发，突破高功率全固态激光跨稳区功率线性增长激光腔设计、热应力均匀分布激光模块设计系列关键技术，国内首次研制出适用于MW级风电轴承的7kW淬火用全固态激光器；提出小光斑快速扫描方法的技术创新，解决了激光多道淬火时搭接部位存在回火现象的难题，实现了无软带大面积的激光淬火，硬化层硬度和性能得到很大的改善。利用激光相变硬化热影响区小应力低的特点实现了直径2500mm主轴轴承、3400mm偏航轴承滚道及齿面硬化后，轴承套圈变形小于0.3mm（中频感应淬火后零件变形0.5至3mm）。利用激光相变晶粒超细化、高残奥，没有组织遗传的特点，实现了硬化层搭接，消除了其他厂家中频感应淬火滚道存在50-70mm软带的缺陷，生产出目前世界上唯一滚道上不存在软带的风电偏航轴承、变桨轴承。在保证表面硬度达到轴承基本要求HRC60±2的前提下，突破国内外激光相变硬化层深2.5mm的极限，实现硬化层深度6mm。通过大功率结合束斑展宽技术，实现了一次硬化宽度达到100mm，超过目前国内外60mm的极限；首次建立大硬化深度（＞3mm）高硬度＞HRC58条件下，轴承设计和强度寿命测算依据，并参与编写两个国家标准。 

这是国内首次成功突破2.5MW以上功率风电轴承的核心工艺，并实现批量化生产。其应用在北京金城新能源有限公司3MW风机主轴轴承，已替代美国TIMKEN同类轴承。授权发明专利4项，授权实用新型4项，软件著作权2项，发表论文9篇，编写专著1部，建立国家标准2项。采用该技术已生产各类型风电轴承产品供应到国内外16家风电主机厂。由于工艺优势，生产的同规模的产品，较国内外其他厂家节电40%。这些创新性研究对于促进北京市和我国风力发电事业的高速发展，推动北京市和国家能源产业实现创新跨越式发展具有重要意义。