輸電線路導線是電力輸送“血管”。提高導線導電率、強度和耐熱性，是降低能源損耗、提高輸電容量，滿足特高壓、遠距離、大容量輸電需求最有效的途徑。然而，由于材料的導電率與強度、耐熱性能存在制約關系，現有NRLH3/AT3耐熱鋁合金導線導電率一直局限于60%IACS左右，其4mm直徑單絲強度通常在160MPa左右。開發強度更高、導電率更好、耐熱性能出色的高強高導耐熱鋁合金導線的需求日益迫切。

昆明理工大學黎振華與北京航空航天大學肖文龍、馬朝利團隊合作，在前期研究中，系統地研究了不同生產工藝對AlZr合金導線微觀組織與強度、導電率和耐熱性能的影響。結果表明，峰時效工藝下，基體殘留的固溶Zr原子嚴重危害導電率。基于此，本文提出了一種工業生產條件下有效提高耐熱鋁合金導線導電率和強度的新方法。這一方法充分利用連續鑄軋細化合金晶粒、過時效充分析出固溶Zr原子和冷拔形變強化，成功制備了強度195±2 MPa，導電率61.1% IACS，耐熱性能優秀的4mm直徑耐熱鋁合金導線。論文研究了該方法各階段合金的微觀組織演變，并闡明了其與導線強度、導電率與耐熱性能的關系。與已有耐熱鋁合金導線研究成果相比，該方法生產的導線具有出色的強度、導電率和耐熱性。

論文創造性提出通過過時效充分析出固溶Zr原子顯著提高合金導電率以彌補冷拔形變導致的導電率降低，而以冷拔形變強化提升導線單絲的強度，制備出強度、導電率、耐熱性優異的高強高導鋁合金導線。該研究對耐熱鋁合金導線的發展與應用具有重要意義。相關的工作以題為“Achieving superior strength and conductivity for Al-Zr-Sc wires by coupling design of deformation and ageing”的研究論文發表在Materials Research Letters上。昆明理工大學材料科學與工程學院博士生范思越為論文的第一作者，昆明理工大學黎振華教授和北京航空航天大學肖文龍副教授為共同通訊作者，昆明理工大學嚴鵬博士等參加了部分工作，合作單位還包括北航云南創新研究院、天目山實驗室和中國科學院金屬所等。

論文鏈接：

https://doi.org/10.1080/21663831.2024.2360161

圖1 不同工藝制備的Al-0.2Zr-0.06Sc合金的STEM結果:(a₁-a₃)明場相；(b₁-d₁) Al-Fe-Si雜質相及Fe、Si元素能譜圖；(b₂和b₃)暗場相；(c₂和c₃)對應的粒徑分布；(d₂, d₃)高分辨率透射電鏡(HRTEM)顯微照片及其相應的FFT圖像；(a₄-d₄) Al₃(Zr,Sc)析出相的高角環形暗場(HAADF)顯微照片及能譜圖。其中(a₂-d₂)棒在250℃/24 h + 395℃/168 h時效。

圖2 Al-0.2Zr-0.06Sc 合金的取向分布圖: (a₁-c₁)as-CCDRed樣品；(a₂-c₂)250°C/24 h + 395°C/168 h的時效樣品；(a₃-c₃)as-drawn樣品；(a₁-a₃)徑向；(b₁-b₃)晶粒尺寸分布；(c₁-c₃)軸向。(d)樣品觀察示意圖；(e) 與晶粒長度和寬度相對應的統計結果。DD：變形方向；RD：軋制方向。

圖3 制備的高強高導鋁合金導線4mm單絲的性能對比(CD：冷拔；A：時效處理；CCDR：連鑄連軋；HR：熱軋；CR：冷軋；AN：退火處理；and HPT：高壓扭轉)

圖4 微觀組織對電阻率的定量計算與加工過程中電導率的變化