開發(fā)新型耐熱導線遇到的技術(shù)問題

Zr在Al中的存在形式

Zr的添加對強度、導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)相密集度高且細小彌散與母相失配率只有0.8%，是一種極為有效的強化彌散體和再結(jié)晶抑制劑，可以提高合金的強度和耐熱性，所以Al3Zr質(zhì)點應(yīng)盡可能小且分布均勻，可對合金進行適當?shù)木鶆蚧幚怼?/p>

Zr的添加對導電率的影響

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

導線運行溫度與載流量、弧垂的關(guān)系

導線的長期允許載流量是確保其長期使用中電氣安全與防火安全的重要衡量指標，且對經(jīng)濟效益也有很大的影響。導線的載流量是由通過的電流密度和允許溫度決定的。在多數(shù)情況下通過增大導線截面提高可通過的電流密度來提高載流量是不可取的，原因是制造困難，材料利用率低，增加導線的弧垂且不經(jīng)濟等。不考慮外界條件的影響，導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可以明顯提高導線的耐熱性即允許運行溫度。雖然提高了載流量但也帶來了一些負面影響。運行溫度越高電阻越大導致線損增大。運行溫度越高，導線的弧垂越大，導致桿塔高度的加高和數(shù)量的增多，也會造成安全事故帶來經(jīng)濟損失。增加導線的強度如提高鋁合金強度、用高強度的殷鋼做芯線等可以降低弧垂。

導線的蠕變?nèi)渥兪峭ㄟ^位錯運動、晶內(nèi)切變和遷動來實現(xiàn)的。前面提到對導線進行熱處理可以提高其強度、耐熱性、導電率,還可以提高其抗蠕變性能。時效處理可以得到較穩(wěn)定的細小彌散的Al3Zr相，它在高溫下不分解，仍具有釘扎位錯及晶界的作用，使得裂紋擴展的速度降低，阻礙了晶內(nèi)滑移并抑制了晶界滑移，從而提高導線的抗蠕變性能。在導線的生產(chǎn)工藝中應(yīng)采用適當?shù)臒崽幚砉に囈蕴岣咂湫阅堋?/p>

新型耐熱鋁合金導線的研發(fā)需要綜合考慮各方面的因素，使得導線的綜合性能達到,在具有高強度、高導電率、超耐熱性等優(yōu)點的同時盡量彌補弧垂、線損、蠕變等方面缺點。