新鄉(xiāng)一款既耐高溫又低耗能的鋁合金導線的技術革新

1.勢在必行的技術革新：

未來，我國將全面建成以特高壓電網為骨干網架、各級電網協調發(fā)展的堅強智能電網。在普通人的生活環(huán)境中，目力所及會看到高聳的塔桿支起穿越大半個中國的電路導線，實現“西電東送、南北互供”的全國聯網，并逐步建設全球能源互聯的智能運行控制和互動服務體系。這時，電能就在電網上飛馳、奔流、消耗。而且，為了滿足人們日益增長的電力需求，除了新建大容量輸電線路外，老線路的增容改造更需要能夠支撐長久的電網材料來保證舊城電力安全、可靠的供應。

從整個電力行業(yè)看來，在現有線路走廊及設施條件下，以高導電率耐熱鋁合金導線更換目前應用的架空鋼芯鋁絞線，是增加線路傳輸容量和降低線損的有效途徑。

可是，鋁合金的導電率與耐熱性及力學性能相互制約，在保證力學性能和耐熱性能的前提下提升鋁合金導線的導電率的難度極大，日本花了10年時間才把耐熱鋁合金導線的導電率由58%IACS提升到60%IACS，要研發(fā)一種具有導電率高、耐熱性能好的鋁合金導線并非易事。

2.不斷實現的技術突破

2012年，全球能源互聯網研究院、中南大學等科研機構組成團隊，針對提升輸電線路容量、提高輸送效率的技術需求，開展系統的合金設計和制備技術及工藝研究。

項目立項之初，國內外無導電率為61%IACS的耐熱鋁合金導線的量產及工程應用實例，僅有關于日本利用99.85%以上高純工業(yè)鋁錠、采用復雜苛刻工藝制備的導電率為61%IACS的耐熱鋁合金單絲的報道，而且制備成本很高，難以實現工業(yè)化生產。

在項目的研究中，整個項目組揭示了多種微合金化元素及加入量和加入方式對鋁合金導體材料綜合性能的影響規(guī)律，得到了滿足目標要求的導體材料的成分體系及優(yōu)化的制備工藝。2016年1月 ，項目成果通過了中國電力企業(yè)聯合會組織的科技成果鑒定，以中國工程院院士謝建新為主任的鑒定委員會認為：“該研究成果的導電率指標（≥61%IACS）達到國際先進水平。”2016年12月，項目榮獲2016年度中國有色金屬工業(yè)科學技術獎一等獎。

項目在理論創(chuàng)新方面，首先基于合金熱力學計算和實驗驗證，揭示了Al與微量Zr、Re的相互作用機制及對性能的揚抑效應，發(fā)展了第二相組態(tài)對電工鋁合金材料宏觀性能的調控機理；同時， 基于微合金化理論和創(chuàng)新成果，進行了鋁合金性能與成分及制備工藝的匹配性設計，獲得了綜合性能優(yōu)良的鋁合金導體成分配方案和關鍵制備工藝參數，實現了61%IACS高導電率的耐熱鋁合金單絲（長期耐熱溫度150℃）及導線（長期耐熱溫度120℃）的成功制備；還有采用99.7wt.%的工業(yè)純鋁，通過Al、B、Zr、RE元素的合理配比和適量加入，使B及RE產生凈化、變質及協同Zr的復合微合金化作用，實現了高導耐熱鋁合金導線的工業(yè)化生產，完成了61%IACS耐熱鋁合金導線的工程應用。