1.勢在(zai)必行(xing)的技(ji)術(shu)革新:
未(wei)來,我國(guo)將全面建成以特高(gao)(gao)壓電(dian)(dian)網為骨干網架(jia)、各級電(dian)(dian)網協調發展(zhan)的堅強智能電(dian)(dian)網。在(zai)普(pu)通(tong)人的生活環境中,目力(li)(li)所及(ji)會看到高(gao)(gao)聳的塔(ta)桿支起穿越大半個中國(guo)的電(dian)(dian)路導線,實現“西電(dian)(dian)東(dong)送、南北(bei)互供”的全國(guo)聯網,并逐(zhu)步建設全球能源互聯的智能運行控(kong)制和(he)互動服務體系。這時(shi),電(dian)(dian)能就(jiu)在(zai)電(dian)(dian)網上飛馳、奔(ben)流、消耗。而且,為了滿足人們日益增(zeng)長(chang)的電(dian)(dian)力(li)(li)需求,除了新建大容量輸電(dian)(dian)線路外,老線路的增(zeng)容改造更需要能夠支撐長(chang)久的電(dian)(dian)網材料來保證舊城電(dian)(dian)力(li)(li)安全、可靠(kao)的供應。
從(cong)整個電(dian)力(li)行業看來,在現有線路(lu)(lu)走廊及設施條件下,以(yi)高(gao)導電(dian)率耐(nai)熱鋁合金導線更換目前應用的架空(kong)鋼芯鋁絞線,是(shi)增加線路(lu)(lu)傳輸容量和降低(di)線損的有效途(tu)徑。
可(ke)是,鋁合(he)金(jin)(jin)(jin)的導(dao)(dao)電(dian)率(lv)與耐熱(re)(re)性及力(li)學性能(neng)相互制約,在保證力(li)學性能(neng)和(he)耐熱(re)(re)性能(neng)的前提(ti)(ti)下提(ti)(ti)升鋁合(he)金(jin)(jin)(jin)導(dao)(dao)線的導(dao)(dao)電(dian)率(lv)的難(nan)度極大,日本花(hua)了10年時間才把耐熱(re)(re)鋁合(he)金(jin)(jin)(jin)導(dao)(dao)線的導(dao)(dao)電(dian)率(lv)由(you)58%IACS提(ti)(ti)升到60%IACS,要研發一種具有導(dao)(dao)電(dian)率(lv)高、耐熱(re)(re)性能(neng)好的鋁合(he)金(jin)(jin)(jin)導(dao)(dao)線并非易事。
2.不斷實現(xian)的技術突(tu)破(po)
2012年,全(quan)球能源互聯網研究院(yuan)、中南大(da)學等科研機構組成團(tuan)隊,針(zhen)對(dui)提升輸電線路容量、提高(gao)輸送效率的技(ji)術(shu)需求,開展系統(tong)的合金(jin)設計和制備技(ji)術(shu)及工藝研究。
項目立項之初,國內外無導(dao)電率為61%IACS的(de)耐熱(re)鋁(lv)(lv)合金導(dao)線的(de)量產及工(gong)程應用實例,僅(jin)有關(guan)于日本利用99.85%以(yi)上(shang)高(gao)純工(gong)業(ye)鋁(lv)(lv)錠、采用復雜苛刻(ke)工(gong)藝(yi)制(zhi)備的(de)導(dao)電率為61%IACS的(de)耐熱(re)鋁(lv)(lv)合金單絲的(de)報道,而且制(zhi)備成本很(hen)高(gao),難以(yi)實現(xian)工(gong)業(ye)化生產。
在(zai)項目(mu)的(de)研(yan)究中,整個項目(mu)組(zu)揭示了(le)(le)多種微合(he)金(jin)化元素及(ji)加(jia)入量和(he)加(jia)入方式(shi)對鋁合(he)金(jin)導(dao)體(ti)材料綜(zong)合(he)性(xing)能的(de)影響規(gui)律,得到了(le)(le)滿足目(mu)標要求的(de)導(dao)體(ti)材料的(de)成(cheng)(cheng)分(fen)體(ti)系及(ji)優化的(de)制備工藝。2016年1月(yue) ,項目(mu)成(cheng)(cheng)果(guo)通過(guo)了(le)(le)中國(guo)(guo)電(dian)力企業(ye)聯合(he)會組(zu)織(zhi)的(de)科(ke)技(ji)成(cheng)(cheng)果(guo)鑒定(ding),以(yi)中國(guo)(guo)工程院(yuan)院(yuan)士(shi)謝(xie)建新(xin)為主任的(de)鑒定(ding)委員會認為:“該研(yan)究成(cheng)(cheng)果(guo)的(de)導(dao)電(dian)率指標(≥61%IACS)達到國(guo)(guo)際(ji)先進水平(ping)。”2016年12月(yue),項目(mu)榮獲2016年度中國(guo)(guo)有色金(jin)屬工業(ye)科(ke)學技(ji)術獎(jiang)一等獎(jiang)。
項目在(zai)理論(lun)創(chuang)新方面,首先(xian)基于(yu)合(he)(he)金(jin)(jin)(jin)熱(re)力學(xue)計(ji)算(suan)和(he)實(shi)驗(yan)驗(yan)證,揭示了(le)Al與微量Zr、Re的(de)相互作(zuo)用(yong)機制(zhi)(zhi)及(ji)對(dui)性能的(de)揚抑效應(ying),發展了(le)第二相組態對(dui)電工(gong)(gong)(gong)鋁合(he)(he)金(jin)(jin)(jin)材(cai)料宏觀性能的(de)調(diao)控(kong)機理;同(tong)時, 基于(yu)微合(he)(he)金(jin)(jin)(jin)化理論(lun)和(he)創(chuang)新成(cheng)果,進行(xing)了(le)鋁合(he)(he)金(jin)(jin)(jin)性能與成(cheng)分及(ji)制(zhi)(zhi)備工(gong)(gong)(gong)藝的(de)匹配(pei)性設計(ji),獲得了(le)綜合(he)(he)性能優良的(de)鋁合(he)(he)金(jin)(jin)(jin)導(dao)體成(cheng)分配(pei)方案和(he)關鍵制(zhi)(zhi)備工(gong)(gong)(gong)藝參(can)數,實(shi)現(xian)了(le)61%IACS高導(dao)電率(lv)的(de)耐(nai)(nai)熱(re)鋁合(he)(he)金(jin)(jin)(jin)單絲(長期(qi)耐(nai)(nai)熱(re)溫度150℃)及(ji)導(dao)線(長期(qi)耐(nai)(nai)熱(re)溫度120℃)的(de)成(cheng)功制(zhi)(zhi)備;還(huan)有采用(yong)99.7wt.%的(de)工(gong)(gong)(gong)業(ye)純鋁,通(tong)過Al、B、Zr、RE元素的(de)合(he)(he)理配(pei)比(bi)和(he)適量加入,使B及(ji)RE產生(sheng)凈(jing)化、變(bian)質(zhi)及(ji)協同(tong)Zr的(de)復(fu)合(he)(he)微合(he)(he)金(jin)(jin)(jin)化作(zuo)用(yong),實(shi)現(xian)了(le)高導(dao)耐(nai)(nai)熱(re)鋁合(he)(he)金(jin)(jin)(jin)導(dao)線的(de)工(gong)(gong)(gong)業(ye)化生(sheng)產,完成(cheng)了(le)61%IACS耐(nai)(nai)熱(re)鋁合(he)(he)金(jin)(jin)(jin)導(dao)線的(de)工(gong)(gong)(gong)程應(ying)用(yong)。