昆明理工大学与多家机构合作实现高强高导耐热铝合金导线性能突破

6月17日从昆明理工大学获悉，该校近期与国内多家机构合作，利用连铸连轧细化合金晶粒、过时效充分析出固溶锆原子和冷拔形变强化，成功将耐热铝合金导线强度提高到195±2兆帕，导电率依然保持61.1%，实现了高强高导耐热铝合金导线性能的新突破。

提高导线导电率、强度和耐热性，是降低能源损耗、提高输电容量，满足特高压、远距离、大容量输电需求最有效途径。然而，由于材料的导电率与强度、耐热性能存在制约关系，现有耐热铝合金导线导电率一直局限于60%左右，4毫米直径导线强度通常在160兆帕左右。

日前，昆明理工大学金属先进凝固成形及装备技术国家地方联合工程研究中心、工程训练国家级实验教学示范中心、云南省轻金属增材制造工程研究中心黎振华团队，与北京航空航天大学肖文龙、马朝利团队合作，在前期系统研究不同工艺对铝-锆合金导线微观组织与强度、导电率和耐热性能影响的基础上，创造性提出了一种工业生产条件下有效提高耐热铝合金导线导电率和强度的新方法。

在前期工作基础上，研发团队系统研究了工业生产条件下加工过程对合金微观组织与性能的影响规律，创造性地通过连铸连轧细晶强化、过时效充分析出固溶锆原子显著提高合金导电率和冷拔形变强化协同，制备出强度高达195±2兆帕、导电率61.1%、280℃保温1小时后强度保持率94%的铝合金导线，实现了高强高导耐热铝合金导线性能的新突破。

图1 不同工艺制备的Al-0.2Zr-0.06Sc合金的STEM结果：(a1-a3)明场相；(b1-d1) Al-Fe-Si杂质相及Fe、Si元素能谱图；(b2和b3)暗场相；(c2和c3)对应的粒径分布；(d2, d3)高分辨率透射电镜(HRTEM)显微照片及其相应的FFT图像；(a4-d4) Al3(Zr,Sc)析出相的高角环形暗场(HAADF)显微照片及能谱图。其中(a2-d2)棒在250℃/24h+395℃/168 h时效。

图2 Al-0.2Zr-0.06Sc合金的取向分布图: (a1-c1)as-CCDRed样品；(a2-c2)250°C/24 h + 395°C/168 h的时效样品；(a3-c3)as-drawn样品；(a1-a3)径向；(b1-b3)晶粒尺寸分布；(c1-c3)轴向。(d)样品观察示意图；(e) 与晶粒长度和宽度相对应的统计结果。DD：变形方向；RD：轧制方向。

图3 制备的高强高导铝合金导线4mm单丝的性能对比(CD：冷拔；A：时效处理；CCDR：连铸连轧；HR：热轧；CR：冷轧；AN：退火处理；and HPT：高压扭转)

图4 微观组织对电阻率的定量计算与加工过程中电导率的变化

这一新研究成果的取得，有助于进一步推进高强高导耐热铝合金导线的开发与应用，对推动中国绿色铝产业高质量发展具有重要意义。

北航云南创新研究院、天目山实验室、昆明电缆集团股份有限公司、云铝泽鑫铝业有限公司等单位也参与了新材料的相关研发工作。