多维动态脉冲塑性变形技术制备低成本大块纳米高强高导电性铝导线
成果类型:: 新技术
发布时间: 2023-11-20 09:36:58
纯铝具有良好的导电率,但其强度极低。通过多种强化手段可以在铝中引入各种缺陷达到强化的目的,但这些缺陷会显著增大对电子的散射,从而降低导电性能。本项目为实现高强高导线缆的工业化,我们提出了纳米微观结构宏观定向设计(MDDM)的新思路,即通过纳米微观结构设计,将材料的性能在需要的方向上最大化,对导线而言,使之在导电方向上强度最高、导电性最好。本项目同时发展了多维动态脉冲塑性变形技术,实现了上述微观结构的设计,制备的定向纳米晶纯铝/6201铝合金导线具有优异的力学和电学性能。其中,纯铝导线的抗拉强度为110MPa,电导率为56%IACS(20℃);6201铝导线的抗拉强度为380MPa,电导率为50.3%IACS(20℃),均在不明显降低导线导电性能的前提下实现了强度的大幅提升。
1. 纳米微观结构宏观定向设计(MDDM):该项目通过纳米微观结构的设计,将材料的性能在需要的方向上最大化,实现在导电方向上强度最高、导电性最好的纯铝和6201铝合金导线。这种创新的设计思路能够在不明显降低导线导电性能的前提下,实现导线强度的大幅提升,为高强高导线缆的工业化提供了新的解决方案。2. 多维动态脉冲塑性变形技术:该项目还发展了多维动态脉冲塑性变形技术,用于实现上述纳米微观结构的设计和制备。这种技术可以通过独特的三向应力状态,对纯铝和6201铝合金进行强化和晶粒细化,从而提高导线的抗拉强度和延展性。3. 优异的力学和电学性能:通过MDDM设计制备的定向纳米晶纯铝和6201铝合金导线具有优异的力学和电学性能。纯铝导线的抗拉强度提高至110 MPa,电导率达到56% IACS;而6201铝导线的抗拉强度提高至380 MPa,电导率为50.3% IACS。这些导线在保持较高导电性的同时,实现了强度的显著提升,有助于提升导线的承载能力和耐久性。综上所述,该项目通过MDDM设计和多维动态脉冲塑性变形技术,成功实现了纯铝和6201铝合
电力领域:该成果可以应用于电力输配电领域,在电网系统中使用高强高导导线,能够提高输电效率,降低能源损耗,增加输电距离,减少电网的线损。这对于提高电网的可靠性、稳定性和能源利用效率非常重要。
交通运输领域:该成果可以应用于电动汽车、高速铁路等交通工具的电气系统中。由于该成果的高导电性和强度,可以减少电气系统的能耗,提高车辆的性能表现和续航里程。
电子设备领域:该成果可以应用于电子设备的导线和连接器中。利用高强度高导电性的导线和连接器,可以提高设备的可靠性、稳定性和工作效率,同时减少电路的发热和能耗。
新能源领域:该成果可以应用于风力发电和太阳能发电等新能源系统中的输电线路。通过使用高强高导的导线,可以提高输电效率,减少能源损耗,促进可持续能源的发展和利用。
建筑领域:该成果可以应用于建筑物的电气系统中,如高层建筑的电力输配电系统。使用高强高导的导线可以减少电线的体积和重量,简化安装过程,提高电气系统的效率和可靠性。
赵永好,南京理工大学二级教授,博导,纳米异构材料中心执行主任,国家杰出青年基金获得者,江苏省先进微纳米材料与技术高校重点实验室副主任,先进金属与金属间化合物材料技术工业和信息化部重点实验室副主任,江苏省高层次“创新创业”人才和教育部新世纪优秀人才,《美国名人录(Marquis Who’s Who in America)》67-65卷收录。长期从事块体纳米金属材料和高熵合金的力学性能、热稳定性和变形机理研究并取得突出成绩,在Nat. Mater.(1)、Adv. Mater.(8)、Nat. Commun.(1)、Phys. Rev. Lett.(2)、Nano. Lett.(1)、Acta Mater.(17)等国际学术期刊发表SCI论文230余篇,论文被引用18000余次,H index = 61,第一作者论文有2篇被SCI引用超过900次、15篇被SCI引用超过100次;获授权美国发明专利1项、中国发明专利38项。国际学术会议摘要110余篇,包括4次大会特邀报告和20余次邀请报告。
本项目制备的高强高导电率铝绞线较普通钢芯铝绞线风荷载降低约10%,塔重降低约0.5%,显著减少杆塔投资的同时实现节能环保、降耗减排。在一条500kV线路中,与同规格常规导线相比,线路损耗可降低2.5%,每年每公里线路可节电492kWh(全线年损耗3000h),全线一年节能降耗直接效益393.6万元,等效为一年减少煤消耗0.773万吨,减排二氧化碳1.12万吨。
以技术咨询方式为成果转化的目标是将该成果应用于实际生产和应用中,为利益相关方提供专业的技术咨询和支持:
提供专业的咨询和支持:以技术咨询方式转化成果,需要能够提供专业的技术咨询和支持服务。这包括对客户的需求进行分析、制定解决方案、技术指导和培训等方面的支持,确保客户能够正确、有效地应用该成果。
量身定制解决方案:针对不同行业和领域的需求,提供量身定制的解决方案。根据客户的具体情况和要求,进行技术调研和分析,设计出最适合的应用方案,并提供详细的技术指导和支持,使客户能够顺利地将该成果应用到实际生产和应用中。
持续创新和改进:在技术咨询过程中,要保持持续创新和改进的态度。通过与客户的密切合作和反馈,及时了解市场和行业的需求变化,不断优化解决方案和服务,确保提供的技术咨询始终保持领先水平,以满足客户的需求。
建立长期合作关系:以技术咨询方式进行成果转化,要求与客户建立长期的合作关系。通过提供优质的技术咨询和支持,建立良好的信任和合作基础,与客户共同成长和发展,不断推动技术创新和应用,实现共赢的目标。