[发明专利]一种超高强度铝合金芯架空导线及铝合金芯的制造方法

说明书

本发明涉及一种超高强度铝合金芯架空导线及超高强度铝合金芯架空导线的制造方法。与现有技术相比，根据本发明的超高强度铝合金芯架空导线，采用多元素进行合金化，制造超高强度铝合金芯；并采用耐腐蚀性能优异、蠕变抗力大，并且在长度方向上具有优异的抗拉强度和导电性能的超高强度铝合金芯同时作为加强芯承力件和导电体；在超高强度铝合金芯外层绞合导体。根据本发明实施例的超高强度铝合金芯架空导线，可以在提高导线有效电流的同时，提高导线的拉力重量比，增加线路载流量；其耐腐蚀性能更加优异，可提高线路服役寿命和线路安全性能；其造价成本低、运行更加经济；并且制造时更加环保。

技术领域

本发明属于输电线路工程用导线设计、制作技术领域，尤其涉及一种超高强度铝合金芯架空导线及铝合金芯的制造方法。

背景技术

现有架空导线按结构组成的材质分类，主要分为加强芯与导电体材质相同和加强芯与导电体材质不同两种。

加强芯与导电体材质不同的架空导线主要分为以镀锌钢绞线为加强芯的架空导线和以碳纤维复合芯为加强芯的架空导线。以镀锌钢绞线作为加强芯的导线，由于镀锌钢线与外层铝绞线的电极电位不同，易受腐蚀；由于铝和钢的热膨胀系数不同，导线热膨胀系数不同；钢线的比重比铝大，导线拉力重量比小；以镀锌钢绞线作为加强芯的导线，其钢芯截面占导线总截面的30％，钢芯的导电率仅为9％IACS，因此绞合导线的导电率低，且铁芯在交流电中会产生磁阻，增大电阻，能耗大；钢芯铝绞线的承力件电缆厂不能制造，需要在钢厂和镀锌厂加工，增加了生产成本；应用中钢芯和铝线必须分别用相同材质的金具连接，增加了金具数量和安装工具，安装施工复杂。

碳纤维芯导线以碳纤维复合芯作为加强芯，碳纤维复合芯强度高，也不会产生磁阻。但是，由于碳纤维复合芯棒是以碳纤维为芯材、玻璃纤维为表面材料通过粘合剂组合而成的实心夹层复合材料。其中，碳纤维是以环氧树脂为基体、碳纤维丝为增强体组合而成的复合材料；玻璃纤维是以环氧树脂为基体，玻璃纤维丝为增强体组合而成的复合材料。因此，碳纤维复合芯是绝缘体，导电率为0％IACS；且以环氧树脂等有机材料为基体的碳纤维芯的老化性能和抗紫外线性能不稳定，连接性能也不稳定，在线路服役过程中存在安全隐患，至今尚无合理有效的试验和检测方法证明其失效机理和寿命年限。两者相比:前者高强度、低延伸率，后者低强度、高延伸率，两者之间的线膨胀系数相差近10倍。碳纤维芯的价格昂贵，其连接和施工安装维修更加复杂，且配套金具价格非常高昂。

加强芯与导电体材质相同的架空导线主要为铝合金芯铝绞线或全铝合金绞线。铝合金芯铝绞线采用LHA1或LHA2型铝-镁-硅合金圆线绞合线芯作为加强芯，由于铝-镁-硅合金圆线的抗拉强度为295MPa-325Mpam，为了架空线设计要求，其加强芯截面需做到很大，增加了材料成本和生产安装成本，最大的不足是同时降低了拉力重量比。而全铝合金导线由HA1或HA2型铝-镁-硅合金圆线直接绞合而成，无加强芯，但是铝-镁-硅合金圆线的最大导电率仅为53％IACS，因此该导线能耗大，不经济。

发明内容

为了克服现有技术的不足，本发明旨在提供一种超高强度铝合金芯架空导线及铝合金芯的制造方法。

本发明的实施例采用多元素进行合金化，利用Sc、Zr、Nd、Nd、Nb、Ce、Yb、Li、Sr等元素，配合创新性工艺控制，形成具有多组元、高弥散纳米级复合析出相的合金组织，制造超高强度铝合金材料，并制造成超高强度铝合金芯；采用耐腐蚀性能优异、蠕变抗力大，并且在长度方向上具有优异的强度和导电性能的超高强度铝合金芯同时作为加强芯承力件和导电体；在超高强度铝合金芯外层绞合电工铝线或超高强度铝合金线，外层导体的形状可以是Z型、T型、S型、锁扣型、圆形中一种或任意组合。

超高强度铝合金芯与外层铝质导线或铝合金导线或超高强度铝合金导线的组合，可以在提高导线有效电流的同时，大幅增加导线的拉力重量比；避免了因电极电位不同引起的电化学腐蚀，从而避免了因钢芯腐蚀而引起的失效，采用特殊的结构形成封闭的导线结构，使导线的耐腐蚀性能更加优异。