纤维增强铝基复合材料在输电导线中的应用

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1、华北电力技术NORTHCHINAELECTRICPOWER29·新技术应用·纤维增强铝基复合材料在输电导线中的应用李寅雪(中国电力科学研究院，北京102401)摘要：连续氧化铝纤维增强铝基复合芯输电导线以其重量轻、强度大、蠕变小、线膨胀系数小等优点，逐渐被研究人员重视。连续氧化铝纤维增强铝基复合材料是首次应用于输电导线，作为导线的承力部分。本文重点概述了纤维增强金属基复合材料的制备方法、性能特点、发展现状等。关键词：铝基复合材料；纤维增强；输电导线中图分类号：TM751文献标识码：B文章编号：1003—9171(2009)08—0029—04ApplicationofFi

2、ber-reinforcedAluminiumMatrixCompositesinConductorLiYin—xue(ChinaElectricPowerResearchInstitute，Beijing102401，China)Abstract：Theconductorwithfiber—reinforcedaluminiummatrixcompositeshastheadvantagesoflightweight，highintensity，lowcreepandlowthermalexpansioncoeficient．Applicationoffiber—rei

3、nforcedaluminiummatrixcompos—itesinconductorwasthefirsttime．Theauthormainlyintroducesthepreparationprocesses，propertiesandadvance—mentoffiber—reinforcedaluminiummatrixcompositesinthisarticle．Keywords：aluminiummatrixcomposites；reinforcedfiber；transmissionline化陶瓷纤维包埋在含铝基体中的新型复合材0前言料芯。随着我国国民

4、经济的快速增长，电力的需3M公司的加强型复合芯架空导线ACCR能求不断增加，尤其是在经济发达、人口稠密的在更高的运行温度下，保证导线的机械性能无变地区，电网输电能力不足的问题十分突出，由化，提供更大的传输能力，具有耐高温、大容量、重于过负荷造成的停电、断电故障频频发生，电量轻、抗腐蚀、抗风雪等的特性。力传输成为电力工业发展的“瓶颈”，各国均在1金属基复合材料的发展研究新型架空输电用导线，以取代传统的钢芯铝绞线。复合材料是将两种或两种以上性质截然不同目前，国内外已研究出的新型扩容导线大致的物质加以优化组成的新材料。根据基体材料的分为3类：耐热铝合金导线系列、钢芯软铝绞线系不

5、同，复合材料包括3类：树脂基复合材料列、复合材料芯导线系列。利用先进的复合材料(PMC)、金属基复合材料(MMC)、陶瓷基复合材替代导线的金属材料承力部分，作为导线的芯线料(CMC)。与其他复合材料相比，金属基复合材是输电导线发展的一大进步。料因具有高温性能好、耐磨损、导电导热性好、尺复合材料芯导线与传统的钢芯铝绞线相比具寸稳定、不老化等优良特性，所以备受关注，在航有重量轻、强度大、耐高温、耐腐蚀、蠕变小、线膨空航天、汽车等领域得到广泛应用。胀系数小的一系列优点。对金属基复合材料的研究和应用处于世界领20世纪90年代以来，日本和美国研制开发先地位的国家主要是美国和日本。美

6、国从20出采用碳纤维、玻璃纤维和热硬化树脂构成的复世纪60年代开始金属基复合材料的研究，7O年合材料芯。2005年美国3M公司成功研制出将氧代进入实用化阶段，80年代开始在航空航天领域30华北电力技术NORTHCHINAELECTRICPOWERNo．82010广泛应用，2000年美国复合材料的生产总值达到为聚丙烯腈纤维。碳纤维密度小，具有优异的力200亿美元。日本从20世纪80年代初才开始对学性能、耐热和耐腐蚀性能，以及很好的导热、导金属基复合材料进行研究，虽起步较晚，但发展很电性能，是目前高性能纤维中价格最便宜的一快，仅20年左右时间就迅速在金属基复合材料的种。生产、

7、应用和研究领域占据重要地位。我国的金2．2．3碳化硅纤维属基复合材料研究起始时间和13本差不多，但我碳化硅纤维具有高强度、高模量、良好的高温国的整体研究水平与实用化程度还不能与美国和性能和化学稳定性，与金属问润湿性极好，因此碳日本相比，大多还处于试验研究阶段。化硅纤维可作为要求耐热的铝基复合材料的增强体。2金属基复合材料的常用基体及增强体2．2．4氧化铝纤维材料氧化铝纤维是以A1：O为主要成分的多晶陶2．1基体金属的选择瓷纤维，含有少量SiO、B：O。与碳纤维相比，氧在金属基复合材料中，金属基体起到粘接纤化铝纤维强度略低，但它