開發(fā)新型耐熱導(dǎo)線遇到的技術(shù)問(wèn)題

Zr在Al中的存在形式

Zr的添加對(duì)強(qiáng)度、導(dǎo)電率和耐熱性等都有決定性的影響。在不同熱加工及熱處理狀態(tài)下Zr在Al 中的存在形式有四種：固溶在鋁基體中形成置換固溶體；Zr的偏聚生成粗大的Al3Zr初生相；形成亞穩(wěn)β′ (Al3Zr)相；形成平衡Al3Zr相。亞穩(wěn)β′(Al3Zr)相密集度高且細(xì)小彌散與母相失配率只有0.8%，是一種極為有效的強(qiáng)化彌散體和再結(jié)晶抑制劑，可以提高合金的強(qiáng)度和耐熱性，所以Al3Zr質(zhì)點(diǎn)應(yīng)盡可能小且分布均勻，可對(duì)合金進(jìn)行適當(dāng)?shù)木鶆蚧幚怼?/p>

Zr的添加對(duì)導(dǎo)電率的影響

Zr的添加會(huì)降低合金的導(dǎo)電率，原因有：引起Al晶體點(diǎn)陣畸變，增加電子散射降低導(dǎo)電率；由于Zr在4d電子層上只有2個(gè)電子，未充滿性很強(qiáng)，Al中自由電子易轉(zhuǎn)移其中從而減少了定向運(yùn)動(dòng)的自由電子數(shù)降低導(dǎo)電率。為提高導(dǎo)電率采用適當(dāng)熱工藝使α(Al)固溶體中Zr盡可能少，Zr以Al3Zr析出質(zhì)點(diǎn)的形式存在，質(zhì)點(diǎn)尺寸大于10-8 m。

導(dǎo)線運(yùn)行溫度與載流量、弧垂的關(guān)系

導(dǎo)線的長(zhǎng)期允許載流量是確保其長(zhǎng)期使用中電氣安全與防火安全的重要衡量指標(biāo)，且對(duì)經(jīng)濟(jì)效益也有很大的影響。導(dǎo)線的載流量是由通過(guò)的電流密度和允許溫度決定的。在多數(shù)情況下通過(guò)增大導(dǎo)線截面提高可通過(guò)的電流密度來(lái)提高載流量是不可取的，原因是制造困難，材料利用率低，增加導(dǎo)線的弧垂且不經(jīng)濟(jì)等。不考慮外界條件的影響，導(dǎo)線的允許溫度的取值成為影響載流量的主要因素 。

添加適量的Zr可以明顯提高導(dǎo)線的耐熱性即允許運(yùn)行溫度。雖然提高了載流量但也帶來(lái)了一些負(fù)面影響。運(yùn)行溫度越高電阻越大導(dǎo)致線損增大。運(yùn)行溫度越高，導(dǎo)線的弧垂越大，導(dǎo)致桿塔高度的加高和數(shù)量的增多，也會(huì)造成安全事故帶來(lái)經(jīng)濟(jì)損失。增加導(dǎo)線的強(qiáng)度如提高鋁合金強(qiáng)度、用高強(qiáng)度的殷鋼做芯線等可以降低弧垂。

導(dǎo)線的蠕變?nèi)渥兪峭ㄟ^(guò)位錯(cuò)運(yùn)動(dòng)、晶內(nèi)切變和遷動(dòng)來(lái)實(shí)現(xiàn)的。前面提到對(duì)導(dǎo)線進(jìn)行熱處理可以提高其強(qiáng)度、耐熱性、導(dǎo)電率,還可以提高其抗蠕變性能。時(shí)效處理可以得到較穩(wěn)定的細(xì)小彌散的Al3Zr相，它在高溫下不分解，仍具有釘扎位錯(cuò)及晶界的作用，使得裂紋擴(kuò)展的速度降低，阻礙了晶內(nèi)滑移并抑制了晶界滑移，從而提高導(dǎo)線的抗蠕變性能。在導(dǎo)線的生產(chǎn)工藝中應(yīng)采用適當(dāng)?shù)臒崽幚砉に囈蕴岣咂湫阅堋?/p>

新型耐熱鋁合金導(dǎo)線的研發(fā)需要綜合考慮各方面的因素，使得導(dǎo)線的綜合性能達(dá)到,在具有高強(qiáng)度、高導(dǎo)電率、超耐熱性等優(yōu)點(diǎn)的同時(shí)盡量彌補(bǔ)弧垂、線損、蠕變等方面缺點(diǎn)。