1.勢在必行(xing)的技術革新(xin):
未來,我國(guo)將(jiang)全(quan)面建成以特高壓電(dian)(dian)(dian)網為(wei)骨(gu)干(gan)網架、各級電(dian)(dian)(dian)網協調發展的(de)(de)堅強智能電(dian)(dian)(dian)網。在普通人(ren)的(de)(de)生活環境中,目力(li)所(suo)及會看到高聳的(de)(de)塔(ta)桿支起穿越大半個中國(guo)的(de)(de)電(dian)(dian)(dian)路(lu)導線(xian),實現“西電(dian)(dian)(dian)東送、南(nan)北(bei)互(hu)供”的(de)(de)全(quan)國(guo)聯網,并(bing)逐(zhu)步建設全(quan)球能源互(hu)聯的(de)(de)智能運(yun)行控制和互(hu)動服務體系。這時,電(dian)(dian)(dian)能就(jiu)在電(dian)(dian)(dian)網上飛馳、奔(ben)流、消耗。而且(qie),為(wei)了滿足人(ren)們日益(yi)增長的(de)(de)電(dian)(dian)(dian)力(li)需求,除了新建大容(rong)量輸電(dian)(dian)(dian)線(xian)路(lu)外,老線(xian)路(lu)的(de)(de)增容(rong)改造更需要能夠支撐長久的(de)(de)電(dian)(dian)(dian)網材(cai)料來保證舊城電(dian)(dian)(dian)力(li)安全(quan)、可(ke)靠的(de)(de)供應。
從整個電(dian)力行業看來,在現有(you)線(xian)路走廊及(ji)設施(shi)條件下,以高導電(dian)率耐熱鋁合金導線(xian)更換目(mu)前應用的架空鋼芯(xin)鋁絞線(xian),是增加線(xian)路傳輸容量和(he)降(jiang)低線(xian)損的有(you)效途徑。
可是,鋁(lv)(lv)合(he)金(jin)(jin)的(de)(de)導電率(lv)(lv)與(yu)耐(nai)熱(re)性(xing)及力學性(xing)能相互制約,在(zai)保證力學性(xing)能和耐(nai)熱(re)性(xing)能的(de)(de)前(qian)提(ti)下提(ti)升鋁(lv)(lv)合(he)金(jin)(jin)導線(xian)的(de)(de)導電率(lv)(lv)的(de)(de)難(nan)度極大(da),日(ri)本花了10年時間才把耐(nai)熱(re)鋁(lv)(lv)合(he)金(jin)(jin)導線(xian)的(de)(de)導電率(lv)(lv)由(you)58%IACS提(ti)升到60%IACS,要研發一種具有導電率(lv)(lv)高、耐(nai)熱(re)性(xing)能好的(de)(de)鋁(lv)(lv)合(he)金(jin)(jin)導線(xian)并非(fei)易事。
2.不斷實現(xian)的技術突破
2012年,全(quan)球能源(yuan)互聯網研(yan)(yan)究院、中南(nan)大學等科研(yan)(yan)機構(gou)組成團隊,針對(dui)提升輸(shu)電線路容(rong)量、提高輸(shu)送效率的技(ji)術需(xu)求(qiu),開展系統的合金(jin)設(she)計和(he)制備技(ji)術及工藝研(yan)(yan)究。
項目立項之初,國內外無導(dao)(dao)電率(lv)為(wei)61%IACS的(de)耐熱鋁合金導(dao)(dao)線的(de)量產及工(gong)程應用實(shi)例,僅(jin)有關于日本利用99.85%以(yi)上高純工(gong)業鋁錠(ding)、采用復雜苛刻工(gong)藝(yi)制備的(de)導(dao)(dao)電率(lv)為(wei)61%IACS的(de)耐熱鋁合金單絲的(de)報道(dao),而且(qie)制備成本很高,難以(yi)實(shi)現(xian)工(gong)業化(hua)生產。
在項目(mu)的(de)(de)研(yan)究中,整個項目(mu)組揭示了多種微合(he)(he)金(jin)化元素及加入量(liang)和加入方式對鋁合(he)(he)金(jin)導體材(cai)料綜(zong)合(he)(he)性(xing)能的(de)(de)影響規律,得到了滿(man)足目(mu)標(biao)要(yao)求的(de)(de)導體材(cai)料的(de)(de)成(cheng)分體系及優化的(de)(de)制(zhi)備工藝。2016年1月(yue)(yue) ,項目(mu)成(cheng)果通過(guo)了中國(guo)電力(li)企業(ye)聯合(he)(he)會組織的(de)(de)科(ke)技成(cheng)果鑒定(ding)(ding),以中國(guo)工程院院士(shi)謝建新為主(zhu)任的(de)(de)鑒定(ding)(ding)委(wei)員(yuan)會認為:“該研(yan)究成(cheng)果的(de)(de)導電率指(zhi)標(biao)(≥61%IACS)達(da)到國(guo)際先進水平。”2016年12月(yue)(yue),項目(mu)榮(rong)獲2016年度中國(guo)有色(se)金(jin)屬工業(ye)科(ke)學(xue)技術獎一(yi)等獎。
項(xiang)目在理(li)論(lun)創新(xin)方面(mian),首先(xian)基于合(he)(he)(he)金熱力學(xue)計算和(he)實驗驗證,揭示了(le)Al與微(wei)量Zr、Re的(de)(de)(de)(de)相互作用(yong)(yong)機制(zhi)及(ji)(ji)對性(xing)能(neng)(neng)的(de)(de)(de)(de)揚(yang)抑效應,發展(zhan)了(le)第二(er)相組態對電工(gong)(gong)鋁(lv)合(he)(he)(he)金材料宏觀性(xing)能(neng)(neng)的(de)(de)(de)(de)調控(kong)機理(li);同(tong)時, 基于微(wei)合(he)(he)(he)金化理(li)論(lun)和(he)創新(xin)成(cheng)果,進行了(le)鋁(lv)合(he)(he)(he)金性(xing)能(neng)(neng)與成(cheng)分及(ji)(ji)制(zhi)備工(gong)(gong)藝的(de)(de)(de)(de)匹配性(xing)設計,獲(huo)得了(le)綜合(he)(he)(he)性(xing)能(neng)(neng)優良的(de)(de)(de)(de)鋁(lv)合(he)(he)(he)金導(dao)(dao)體成(cheng)分配方案和(he)關(guan)鍵(jian)制(zhi)備工(gong)(gong)藝參(can)數,實現了(le)61%IACS高(gao)導(dao)(dao)電率的(de)(de)(de)(de)耐(nai)(nai)熱鋁(lv)合(he)(he)(he)金單絲(長期耐(nai)(nai)熱溫(wen)度150℃)及(ji)(ji)導(dao)(dao)線(xian)(長期耐(nai)(nai)熱溫(wen)度120℃)的(de)(de)(de)(de)成(cheng)功制(zhi)備;還有采(cai)用(yong)(yong)99.7wt.%的(de)(de)(de)(de)工(gong)(gong)業純鋁(lv),通過Al、B、Zr、RE元素的(de)(de)(de)(de)合(he)(he)(he)理(li)配比和(he)適量加入,使B及(ji)(ji)RE產(chan)(chan)生(sheng)凈(jing)化、變質及(ji)(ji)協(xie)同(tong)Zr的(de)(de)(de)(de)復合(he)(he)(he)微(wei)合(he)(he)(he)金化作用(yong)(yong),實現了(le)高(gao)導(dao)(dao)耐(nai)(nai)熱鋁(lv)合(he)(he)(he)金導(dao)(dao)線(xian)的(de)(de)(de)(de)工(gong)(gong)業化生(sheng)產(chan)(chan),完成(cheng)了(le)61%IACS耐(nai)(nai)熱鋁(lv)合(he)(he)(he)金導(dao)(dao)線(xian)的(de)(de)(de)(de)工(gong)(gong)程應用(yong)(yong)。