張家界一款既耐高溫又低耗能的鋁合金導(dǎo)線的技術(shù)革新
1.勢在必行的技術(shù)革新：
未來，我國將全面建成以特高壓電網(wǎng)為骨干網(wǎng)架、各級電網(wǎng)協(xié)調(diào)發(fā)展的堅(jiān)強(qiáng)智能電網(wǎng)。在普通人的生活環(huán)境中，目力所及會(huì)看到高聳的塔桿支起穿越大半個(gè)中國的電路導(dǎo)線，實(shí)現(xiàn)“西電東送、南北互供”的全國聯(lián)網(wǎng)，并逐步建設(shè)全球能源互聯(lián)的智能運(yùn)行控制和互動(dòng)服務(wù)體系。這時(shí)，電能就在電網(wǎng)上飛馳、奔流、消耗。而且，為了滿足人們?nèi)找嬖鲩L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(wǎng)材料來保證舊城電力安全、可靠的供應(yīng)。
從整個(gè)電力行業(yè)看來，在現(xiàn)有線路走廊及設(shè)施條件下，以高導(dǎo)電率耐熱鋁合金導(dǎo)線更換目前應(yīng)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(dǎo)電率與耐熱性及力學(xué)性能相互制約，在保證力學(xué)性能和耐熱性能的前提下提升鋁合金導(dǎo)線的導(dǎo)電率的難度極大，日本花了10年時(shí)間才把耐熱鋁合金導(dǎo)線的導(dǎo)電率由58%IACS提升到60%IACS，要研發(fā)一種具有導(dǎo)電率高、耐熱性能好的鋁合金導(dǎo)線并非易事。
2.不斷實(shí)現(xiàn)的技術(shù)突破
2012年，全球能源互聯(lián)網(wǎng)研究院、中南大學(xué)等科研機(jī)構(gòu)組成團(tuán)隊(duì)，針對提升輸電線路容量、提高輸送效率的技術(shù)需求，開展系統(tǒng)的合金設(shè)計(jì)和制備技術(shù)及工藝研究。
項(xiàng)目立項(xiàng)之初，國內(nèi)外無導(dǎo)電率為61%IACS的耐熱鋁合金導(dǎo)線的量產(chǎn)及工程應(yīng)用實(shí)例，僅有關(guān)于日本利用99.85%以上高純工業(yè)鋁錠、采用復(fù)雜苛刻工藝制備的導(dǎo)電率為61%IACS的耐熱鋁合金單絲的報(bào)道，而且制備成本很高，難以實(shí)現(xiàn)工業(yè)化生產(chǎn)。
在項(xiàng)目的研究中，整個(gè)項(xiàng)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(dǎo)體材料綜合性能的影響規(guī)律，得到了滿足目標(biāo)要求的導(dǎo)體材料的成分體系及優(yōu)化的制備工藝。2016年1月 ，項(xiàng)目成果通過了中國電力企業(yè)聯(lián)合會(huì)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(huì)認(rèn)為：“該研究成果的導(dǎo)電率指標(biāo)（≥61%IACS）達(dá)到國際先進(jìn)水平。”2016年12月，項(xiàng)目榮獲2016年度中國有色金屬工業(yè)科學(xué)技術(shù)獎(jiǎng)一等獎(jiǎng)。
項(xiàng)目在理論創(chuàng)新方面，首先基于合金熱力學(xué)計(jì)算和實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證，揭示了Al與微量Zr、Re的相互作用機(jī)制及對性能的揚(yáng)抑效應(yīng)，發(fā)展了第二相組態(tài)對電工鋁合金材料宏觀性能的調(diào)控機(jī)理；同時(shí)， 基于微合金化理論和創(chuàng)新成果，進(jìn)行了鋁合金性能與成分及制備工藝的匹配性設(shè)計(jì)，獲得了綜合性能優(yōu)良的鋁合金導(dǎo)體成分配方案和關(guān)鍵制備工藝參數(shù)，實(shí)現(xiàn)了61%IACS高導(dǎo)電率的耐熱鋁合金單絲（長期耐熱溫度150℃）及導(dǎo)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(chǎn)生凈化、變質(zhì)及協(xié)同Zr的復(fù)合微合金化作用，實(shí)現(xiàn)了高導(dǎo)耐熱鋁合金導(dǎo)線的工業(yè)化生產(chǎn)，完成了61%IACS耐熱鋁合金導(dǎo)線的工程應(yīng)用。
