高性能鋁合金架空導線材料與應用
2018年國家技術發明二等獎
電網是我國經濟發展的命脈,架空輸電導線作為電力輸送的“血管”是電網中用量最大、最關鍵的組成部分之一。導線的導電率每提升1%IACS,全國每年節約線損超70億千瓦時。特高壓、遠距離、大容量輸電和清潔能源利用的發展,對架空導線的導電率、強度、耐熱性能和疲勞性能提出了更高的要求。但提升導電率與同時提高強度和耐熱性之間存在矛盾,導致我國電網建設急需的特種導線難以滿足工程需求。上海交通大學孫寶德教授團隊與江蘇中天科技集團合作,經十余年研究,取得以下創新性成果:
1.發明了耐熱高導Al-Zr-Y合金材料及微結構調控工藝,解決了耐熱相粗大和溶質鋯(Zr)原子析出不充分的難題,使導電率從60% IACS提高到60.8%IACS,耐熱溫度從150℃提高到210℃。研制的耐熱鋁合金導線電網改造工程中獲得大量應用,占國內耐熱導線40%市場份額;
2. 發明了高強抗疲勞Al-Mg-Si導線,解決了強化相調控和超細夾雜去除的難題,顯著提高了材料的抗疲勞性能,在運行張力增大的條件下,振動疲勞壽命超過3000萬次。研制的特種大跨越導線和全鋁合金節能導線,占國內30%市場份額,特別是大跨越導線,幾乎包攬了國家電網大跨越工程;
3. 發明了高效除氫、活性涂層陶瓷過濾和新型細化劑制備等導線冶金質量控制技術,解決了微量雜質元素與氣體去除的難題,實現了電工鋁導線的導電率從61%IACS提高到62.5%IACS以上,研制的新型節能導線在特高壓工程中獲得大量應用。
上述成果依托國家973項目、國家自然科學基金、上海市節能減排專項等項目,共獲得19項中國發明專利,1項美國專利和25項實用新型專利,發表論文49篇。成果在特高壓電網建設、電網增容改造、新能源并網發電、電網領域節能減排中發揮重要的作用,并且出口到歐美及一帶一路沿線國家,海外累計架線超2萬公里,打破國際壟斷,成為中國制造和中國電力走出去的“國家名片”。
導線性能測試實驗室
超細夾雜物去除-現場試驗
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上海交通大學
2021-05-11