未來,我國(guo)將全面建成以特(te)高(gao)壓電(dian)(dian)(dian)網(wang)(wang)(wang)為(wei)骨干網(wang)(wang)(wang)架、各級電(dian)(dian)(dian)網(wang)(wang)(wang)協調發展的堅強智能電(dian)(dian)(dian)網(wang)(wang)(wang)。在(zai)普通(tong)人(ren)的生活環境中(zhong),目力所及(ji)會看(kan)到高(gao)聳的塔(ta)桿支起穿越大(da)(da)半個中(zhong)國(guo)的電(dian)(dian)(dian)路(lu)(lu)導(dao)線,實現(xian)“西電(dian)(dian)(dian)東送(song)、南北(bei)互(hu)供”的全國(guo)聯網(wang)(wang)(wang),并逐(zhu)步建設(she)全球能源互(hu)聯的智能運行控制和互(hu)動服務體系。這時,電(dian)(dian)(dian)能就在(zai)電(dian)(dian)(dian)網(wang)(wang)(wang)上飛馳(chi)、奔流、消耗。而(er)且,為(wei)了(le)滿足人(ren)們日(ri)益增長的電(dian)(dian)(dian)力需(xu)求(qiu),除(chu)了(le)新(xin)建大(da)(da)容(rong)(rong)量(liang)輸電(dian)(dian)(dian)線路(lu)(lu)外,老線路(lu)(lu)的增容(rong)(rong)改造(zao)更需(xu)要能夠支撐長久的電(dian)(dian)(dian)網(wang)(wang)(wang)材料來保證(zheng)舊城電(dian)(dian)(dian)力安全、可靠的供應。
從整個電力(li)行業看來,在現有(you)(you)線(xian)(xian)(xian)路走廊及設施條件下,以高導電率(lv)耐熱鋁合金導線(xian)(xian)(xian)更換目前應用的架空鋼芯鋁絞線(xian)(xian)(xian),是增加(jia)線(xian)(xian)(xian)路傳輸容量和(he)降低線(xian)(xian)(xian)損的有(you)(you)效(xiao)途(tu)徑。
可是,鋁(lv)(lv)合(he)金(jin)的(de)(de)導(dao)電率(lv)(lv)與耐(nai)熱(re)性(xing)及力學性(xing)能(neng)相互制約,在保(bao)證(zheng)力學性(xing)能(neng)和耐(nai)熱(re)性(xing)能(neng)的(de)(de)前提下提升(sheng)(sheng)鋁(lv)(lv)合(he)金(jin)導(dao)線的(de)(de)導(dao)電率(lv)(lv)的(de)(de)難度極大,日本花了10年時間才把(ba)耐(nai)熱(re)鋁(lv)(lv)合(he)金(jin)導(dao)線的(de)(de)導(dao)電率(lv)(lv)由58%IACS提升(sheng)(sheng)到(dao)60%IACS,要研發(fa)一種具有導(dao)電率(lv)(lv)高、耐(nai)熱(re)性(xing)能(neng)好(hao)的(de)(de)鋁(lv)(lv)合(he)金(jin)導(dao)線并非易事。
不(bu)斷實現的(de)技術突破:項目立項之初,國內外無導(dao)(dao)電(dian)率(lv)為61%IACS的(de)耐熱(re)鋁合金導(dao)(dao)線的(de)量產(chan)及工(gong)程應用(yong)實例,僅有(you)關于日本利用(yong)99.85%以上高純工(gong)業鋁錠、采用(yong)復雜苛刻工(gong)藝制(zhi)備的(de)導(dao)(dao)電(dian)率(lv)為61%IACS的(de)耐熱(re)鋁合金單絲(si)的(de)報(bao)道(dao),而且制(zhi)備成本很(hen)高,難以實現工(gong)業化(hua)生產(chan)。
在(zai)項目(mu)的(de)(de)研(yan)究(jiu)中,整個項目(mu)組(zu)揭示了(le)多種(zhong)微(wei)合(he)金(jin)化元素及(ji)加入量和加入方式對鋁合(he)金(jin)導(dao)體材料綜合(he)性能(neng)的(de)(de)影響規(gui)律,得到了(le)滿足目(mu)標要求的(de)(de)導(dao)體材料的(de)(de)成(cheng)(cheng)分體系(xi)及(ji)優(you)化的(de)(de)制(zhi)備工藝。2016年1月(yue),項目(mu)成(cheng)(cheng)果(guo)(guo)通過(guo)了(le)中國(guo)電(dian)(dian)力企業聯合(he)會組(zu)織的(de)(de)科(ke)(ke)技成(cheng)(cheng)果(guo)(guo)鑒定(ding),以(yi)中國(guo)工程院院士謝建新為(wei)主任(ren)的(de)(de)鑒定(ding)委員會認為(wei):“該(gai)研(yan)究(jiu)成(cheng)(cheng)果(guo)(guo)的(de)(de)導(dao)電(dian)(dian)率指標(≥61%IACS)達到國(guo)際先進水平。”2016年12月(yue),項目(mu)榮獲2016年度(du)中國(guo)有(you)色(se)金(jin)屬工業科(ke)(ke)學技術獎(jiang)一(yi)等獎(jiang)。
項目(mu)在理(li)論創新(xin)方面(mian),首先(xian)基于(yu)合(he)(he)(he)(he)(he)金(jin)(jin)熱力學(xue)計(ji)算和(he)實驗驗證,揭示了(le)(le)Al與微量Zr、Re的(de)(de)相互作用機制(zhi)(zhi)及對(dui)性(xing)能(neng)的(de)(de)揚抑效(xiao)應,發展(zhan)了(le)(le)第二(er)相組態(tai)對(dui)電工(gong)(gong)鋁(lv)合(he)(he)(he)(he)(he)金(jin)(jin)材料宏觀性(xing)能(neng)的(de)(de)調控機理(li);同時,基于(yu)微合(he)(he)(he)(he)(he)金(jin)(jin)化(hua)理(li)論和(he)創新(xin)成(cheng)(cheng)果,進行了(le)(le)鋁(lv)合(he)(he)(he)(he)(he)金(jin)(jin)性(xing)能(neng)與成(cheng)(cheng)分(fen)及制(zhi)(zhi)備工(gong)(gong)藝(yi)(yi)的(de)(de)匹配(pei)性(xing)設計(ji),獲得了(le)(le)綜合(he)(he)(he)(he)(he)性(xing)能(neng)優(you)良的(de)(de)鋁(lv)合(he)(he)(he)(he)(he)金(jin)(jin)導(dao)體成(cheng)(cheng)分(fen)配(pei)方案和(he)關鍵制(zhi)(zhi)備工(gong)(gong)藝(yi)(yi)參數,實現(xian)了(le)(le)61%IACS高(gao)導(dao)電率的(de)(de)耐(nai)熱鋁(lv)合(he)(he)(he)(he)(he)金(jin)(jin)單(dan)絲(長(chang)期耐(nai)熱溫(wen)度150℃)及導(dao)線(長(chang)期耐(nai)熱溫(wen)度120℃)的(de)(de)成(cheng)(cheng)功制(zhi)(zhi)備;還(huan)有采用99.7wt.%的(de)(de)工(gong)(gong)業純(chun)鋁(lv),通(tong)過(guo)Al、B、Zr、RE元素(su)的(de)(de)合(he)(he)(he)(he)(he)理(li)配(pei)比和(he)適量加(jia)入,使(shi)B及RE產(chan)生(sheng)凈(jing)化(hua)、變質及協同Zr的(de)(de)復合(he)(he)(he)(he)(he)微合(he)(he)(he)(he)(he)金(jin)(jin)化(hua)作用,實現(xian)了(le)(le)高(gao)導(dao)耐(nai)熱鋁(lv)合(he)(he)(he)(he)(he)金(jin)(jin)導(dao)線的(de)(de)工(gong)(gong)業化(hua)生(sheng)產(chan),完成(cheng)(cheng)了(le)(le)61%IACS耐(nai)熱鋁(lv)合(he)(he)(he)(he)(he)金(jin)(jin)導(dao)線的(de)(de)工(gong)(gong)程應用。
廣闊而具體的(de)(de)(de)應(ying)用(yong)前景:在整個項目(mu)中,除了獲(huo)得基礎理論、試驗(yan)方法之(zhi)外,還掌握了高導(dao)耐熱鋁合金導(dao)體材料及導(dao)線(xian)制備(bei)的(de)(de)(de)核心技術(shu),實現了鋁合金導(dao)線(xian)產品(pin)的(de)(de)(de)工(gong)程(cheng)(cheng)應(ying)用(yong)。 當前,項目(mu)研制的(de)(de)(de)導(dao)電率為(wei)61%IACS的(de)(de)(de)耐熱鋁合金導(dao)線(xian)已(yi)在遼寧、河南、云南等(deng)地(di)增(zeng)容改(gai)造線(xian)路(lu)(lu)(lu)工(gong)程(cheng)(cheng)中獲(huo)得應(ying)用(yong),利用(yong)現有(you)線(xian)路(lu)(lu)(lu)及桿塔設施更換導(dao)線(xian)產品(pin)即可(ke)實現線(xian)路(lu)(lu)(lu)輸送容量的(de)(de)(de)提升,大大減少停(ting)電作業時間(jian)(jian),降低工(gong)程(cheng)(cheng)造價和(he)停(ting)電產生(sheng)的(de)(de)(de)間(jian)(jian)接經(jing)濟損失,線(xian)路(lu)(lu)(lu)運行(xing)至今(jin)狀(zhuang)態(tai)良(liang)好,有(you)效(xiao)保證了供(gong)電的(de)(de)(de)安全(quan)可(ke)靠性。
據統(tong)計(ji),我國(guo)(guo)每年(nian)大(da)約有3000億(yi)(yi)的導(dao)(dao)(dao)線(xian)(xian)用(yong)量(liang)(liang),耐(nai)熱(re)(re)(re)鋁合金(jin)導(dao)(dao)(dao)線(xian)(xian)的份額在數十(shi)億(yi)(yi)元(yuan)(yuan)左右。以我國(guo)(guo)全網每年(nian)耐(nai)熱(re)(re)(re)鋁合金(jin)導(dao)(dao)(dao)線(xian)(xian)的用(yong)量(liang)(liang)5萬(wan)公里粗略估算,應用(yong)61%IACS耐(nai)熱(re)(re)(re)鋁合金(jin)導(dao)(dao)(dao)線(xian)(xian)代替(ti)現役耐(nai)熱(re)(re)(re)鋁合金(jin)導(dao)(dao)(dao)線(xian)(xian),每年(nian)可(ke)減(jian)少輸電線(xian)(xian)路損(sun)耗約1.07×109kWh,可(ke)減(jian)少二氧(yang)化碳排放約100萬(wan)t,按(an)0.5元(yuan)(yuan)/kWh電價(jia)計(ji)算,可(ke)節省電費將(jiang)近(jin)5億(yi)(yi)多(duo)元(yuan)(yuan),經濟(ji)環境效益(yi)顯著,應用(yong)前景廣闊。