『壹』 高導電鋁合金電力電纜的特點
上海寶宇電線電纜製造有限公司
1.電能在傳輸過程中的損耗取決於導體電阻而不是電阻率：電纜導體一般常用的有銅和鋁兩種材質。由於鋁導體的電阻率比銅導體的電阻率大，由此得出用鋁作為電纜的導體在電力傳輸過程中損耗就應該會比銅導體要大大的結論。理論上，電能的損耗與導體的電阻成正比，與截面成反比。絕對地認為鋁比銅的損耗大的結論不科學。
2.在載流量相同下，鋁合金電纜的截面為銅芯電纜的1.5倍：根據GB/T 3956-2008《電纜的導體》，在20℃時，一個銅導體截面的直流電阻值與對應於另外規格的鋁導體直流電阻值相當。從電力輸送中的電能損失的角度來看，一個規格的銅導體芯電力電纜完全可以由直流電阻等效的鋁導體電纜所替代，此時鋁電纜的載流量大於銅纜的載流量。電氣性能鋁合金與銅相比，在同等截面長度的情況下，電導率是銅的61%，載流量約為銅的78%。根據電纜截面的規格分布，將鋁合金電纜的截面增加1.5倍左右，載流量與電壓降等電氣參數與銅相當。
3.載流量相同下，鋁合金導體的直徑為銅芯導體1.2倍左右：加大導體直徑是否會使導體直徑增加太大，從而影響安裝?可以採用以下方法解決，首先可以在設計中考慮鋁合金電纜直徑因素;其次在製造中導體緊壓技術，緊壓系數達到0.93，使鋁合金電纜的外徑相比於銅芯電纜只增加10%左右，將直徑因素減少至最小。
4.等效截面長度相同時，鋁合金導體的重量為銅芯導體50%：由於二者比重相差較大，即使鋁合金截面增大，但由於比重較小，可以減輕導體的重量。
5.接頭性能良好由於在鋁中加入了鐵、鎂、稀土等多種元素：大大改善了退火後的韌性和高抗蠕變性能。實際中，銅鋁連接一直是最為關鍵的問題。銅和鋁(或鋁合金)如果直接;連接接觸，有金屬材質不同，存在電位差，在潮濕的空氣中會發生電化學腐蝕。在電力系統中，這種腐蝕會增加接觸電阻，使接頭處發熱，是系統安全運行的隱患。現在採用了新技術製造的銅鋁接頭從根本上消除了過去銅鋁接頭存在的致命不足，使的鋁合金電纜的接頭安全可靠，操作簡單方便。
6.機械性能改善：由於在純鋁中添加了合金鐵、銅、稀土等合金元素，改善了鋁合金的綜合性能，延伸率、蠕變性能提高。
7.強度高：合金化提高了鋁合金的抗拉強度。
8.延伸率高：延伸率到25%以上，大大改善了彎曲性能。鋁合金電纜安裝時的最小彎曲半徑大於7倍電纜外徑即可，遠遠小於GB12706-2008《額定電壓1kV到35kV擠包絕緣電力電纜及附件》中規定的電纜安裝時最小彎曲半徑為12倍至20倍電纜外徑。
9.回彈力小：鋁合金電纜比銅纜回彈力能少40%，便於施工和增加施工安全性。
10.抗蠕變：鋁合金導體的特殊合金與熱處理工藝大大減少了金屬在受熱和壓力下的"蠕變"傾向，相對於純鋁，抗蠕變性能提高300%。
11.抗腐蝕：鋁在空氣中很快的生成一層厚度約為2～4μm的緻密氧化膜，這層氧化膜非常緻密，以至於空氣無法進入，從而防止內部的金屬被進一步氧化。銅的表面不能生成氧化膜，所以氣體會穿過表面的氧化物進入內部，與內部的金屬繼續發生氧化反應，導致銅的氧化很快。鋁合金導體中由於加入了稀土金屬，提高純鋁為導體的金屬材料的耐腐蝕性能，減少了不同金屬之間的電位差。
12.阻燃性高：鋁合金帶連鎖鎧裝電纜採用鋁合金導體、阻燃硅烷交聯聚乙烯絕緣、鋁合金帶連鎖鎧裝結構，能實現阻燃IA級、耐火IA級，且低煙無鹵。具有極佳安全性能和經濟效益。
13.易安裝：與安裝銅芯電纜相比，更像是將金屬導管和電纜集成了在一起。實際應用時省去了穿管的工作，在電氣設計明敷，可以省去橋架，可以降低造價，節省工時、縮短工期，節約材料，減少污染和能源浪費。由於鋁合金電纜比銅纜重量輕一半。對於高層建築來說，垂直敷設的難度和工作量大大降低，給施工人員減輕勞動強度，能夠縮短工期，節省人工成本。
14.無渦流損耗：鋁合金鎧裝電纜採用非磁性材料，即使存在三相不平衡電流，電纜內部也不會產生渦流，能減少線路的損耗。
『貳』 請問有誰用過稀土高鐵鋁合金電力電纜的，各方面情況怎麼樣
鋁合金導體材料解決純鋁的眾多不足並擁有由於銅導體的一些特性。下面就這些性能作具體分析。
1、電氣性能
鋁合金與銅相比，在同等截面等長度的情況下，電導率是銅的61.8%，載流量約為銅的78%。根據電纜截面的規格分布，將鋁合金電纜的截面增加1.5倍左右，載流量與電壓降等電氣參數與銅相當。正如美國國家電氣規范NEC330.14規定：「8、10、12AWG截面（相當於國內8.37mm2、5.26mm2、3.332mm2）的實心導體應由AA8000系列電工級鋁合金材料製造。絞合型導體從8AWG（相當於國內8.37mm2）到1000kcmil（相當於國內506.7mm2）應由AA8000系列電工級鋁合金導體材料製造。
使用大一個或兩個規格的鋁合金電纜替代銅纜，人們會擔心，加大導體是否過多增加導體外徑，因而影響安裝連接。為了解決因增加截面導致導體外徑增大的這一問題，我們可採用先進的緊壓技術，緊壓系數達到0.93，使替代後的鋁合金電纜的外徑相比於銅纜只增加10%左右，因而根本不會影響到安裝連接。
2、連接性能
鋁合金材料由於加入了鐵、鎂、稀土等多種元素，大大改進了其連接性能。尤其是當導體退火時添加的鐵元素產生了高抗蠕變性能，即使在長時間過熱時，也能保證連接穩定性。
在過去的經驗積累和認知中，銅鋁連接一直是最為關鍵的問題。銅和鋁（或鋁合金）如果直接；連接接觸，有金屬材質不同，存在電位差，在潮濕的空氣中會發生電化學腐蝕。在電力系統中，這種腐蝕會增加接觸電阻，使接頭處發熱，是系統安全運行的隱患。
電化學腐蝕是以下因素共同作用的結果：
（1）、不同的電極電位（>0.5V）、金屬間的不同電阻、金屬的極化特性。
（2）、電解液的電導率、陰陽極表面的接觸面積（電流密度）。
另外，銅和鋁（或合金）的膨脹系數不同，如果採用剛性連接會造成金屬疲勞，長時間使用後會造成連接處鬆弛，也會增加接觸電阻。這是人們普遍擔心的問題。
鋁合金電力電纜對於終端的處理，主要依靠以下幾個手段：
第一、鍍錫。銅排鍍錫或鋁端子鍍錫都是可行的。用銅排鍍錫和鋁端子鍍錫來解決銅鋁過渡問題已經廣泛的應用於電力行業，被證明是安全可靠的。
第二、採用特製的過渡墊片，這種墊片介於銅鋁之間，有效地防止銅鋁接觸帶來的腐蝕問題。
第三、塗抹抗氧化劑。當用電設備的銅觸頭沒有鍍錫，而鋁端子也沒用鍍錫時，可以採用塗抹抗氧化劑的方法。抗氧化劑介於銅鋁之間，可以有效地防止電解質的進入，從而避免了電化學腐蝕。
採用以上第一、第三種方法接線時，需要加裝碟形墊片來吸收銅/鋁膨脹系數不同帶來的鬆弛，用扭力扳手擰緊後，無需對整個連接系統進行任何維修和二次擰緊。
3、力學性能
（1）極佳拉伸性能：鋁合金相比於純鋁，由於加入了特殊成分和特殊的加工工藝，極大的提高了抗拉強度，且延伸率提高到30%。
（2）超強的彎曲性：鋁合金電纜安裝時的最小彎曲半徑大於7倍電纜外徑即可，遠遠優於GB12706的「電纜安裝時的最小彎曲半徑」——12倍至20倍電纜外徑。
（3）優異的低反彈性能：鋁合金電纜比銅纜反彈性能少40%。
（4）優異的抗蠕變性能：鋁合金導體的特殊合金與熱處理工藝大大減少了金屬在受熱和壓力下的「蠕變」傾向，相對於純鋁，抗蠕變性能提高300%。
4、抗腐蝕性能
鋁在空氣中很快的生成一層厚度約為2×10-4mm的緻密氧化膜。防止內部的金屬被進一步腐蝕。而銅不能生成氧化膜，所以污染物會停留在表面，進一步向里腐蝕，腐蝕一段時間後，雨水沖刷，將氧化物都沖走，新的污染物又積聚，重新腐蝕新的金屬，而銅沒有氧化膜，導致銅的氧化很快，金屬流失很多。
鋁合金導體中由於加入了稀土金屬，在化學性能方面，進一步提高單純以鋁為導體的金屬材料的耐腐蝕性能，減少了不同金屬之間的電位差，因為電位差越大，腐蝕會越嚴重。加入的其他金屬元素均是可允許的金屬配對，減少由於電位差而引起的接觸腐蝕。
二、阻燃性能
現在高層建築的火災發生時，濃煙是火災中致命的殺手，大量的濃煙吸入人體內會造成死亡，吸入少量的濃煙可能會導致昏厥，影響逃生，所以國家相關消防部門、建築管理部門明文規定使用低煙無鹵阻燃電纜。
YJHL8、YJHL8Y型（鋁合金帶連鎖鎧裝電纜）鎧裝電纜採用鋁合金導體、阻燃硅烷交聯聚乙烯絕緣、鋁合金帶連鎖鎧裝結構（或增加低煙無鹵聚烯烴護套），能實現阻燃IA級、耐火IA級，且低煙無鹵。具有極佳安全性能和經濟效益。
三、安裝特性
鋁合金帶連鎖鎧裝電纜和銅纜相比，更像是將金屬導管和電纜集成了在一起。實際應用時省去了穿管的工作，在電氣設計明敷，可以省去橋架，這樣給業主方降低造價，給總包方節省工時、縮短工期，給國家節約鋼材，減少污染和能源浪費。
由於鋁的密度約是銅的1/3，所以在同等載流量下，鋁合金電纜比銅纜重量輕一半。對於高層建築來說，垂直敷設的難度和工作量大大降低，給施工人員減輕勞動強度，能夠縮短工期，節省人工成本，同時也減少由於電纜過重造成的本體潛在損失。
鋁合金鎧裝使得電纜的彎曲更容易。鎧裝電纜的彎曲半徑可以達到7倍的電纜外徑。如此之小的彎曲半徑使得建築內部布線非常方便，轉彎靈活，尤其對於一些舊建築改造等工程，原有空間非常狹窄的情況下，能很容易的將電力輸送到更多房間。而對於PVC護套的鎧裝外線電纜，可以輕易繞開障礙物，較小的彎曲半徑施工更容易，節省電纜長度。而鋁合金鎧裝是非磁性材料，即使存在三相不平衡電流，也不會產生渦流，能減少線路的損耗。
四、節能環保性能
節能減排是推進經濟結構調整，轉變增長方式的必由之路，是建設資源節約型、環境友好型社會的必然選擇。採用鋁合金為導體材料，同樣載流量下，電纜的重量只是銅纜的一半，運輸、安裝過程中的碳排放量減少，YJHL8、YJHL8Y型鎧裝電纜敷設不用橋架、鋼管，節約大量的鋼材。
另一方面，鋁合金的回收率非常高。再生鋁是節能、環保型產業，再生鋁的綜合能耗只是電解鋁的5%，而再生銅的綜合能耗則是冶煉銅的18%。
五、材料成本及安裝成本的比較
在實現同樣性能的前提下，鋁合金電纜的直接成本即電纜本身的成本比銅纜節約約35%，由於鋁合金電纜的彎曲性能更好和重量更輕，可以免橋架或減少橋架用量，安裝成本能節約20%~50%。
通過以上對比可以看出，鋁合金電纜彌補了純鋁的不足，在電氣性能達到銅的基礎上，更輕便、更柔韌、更節能、機械性能、安全性能及經濟性能遠遠超過銅纜。國內銅芯電纜的設計使用壽命是30年，而鋁合金電纜的使用壽命為40年，國外應用40年的產品和經驗，完全可以復制到我們國家。利用我國豐富的鋁資源製造鋁合金電纜，以滿足工業與民用配電的需求，是符合科學發展的需要，是利國利民的好事。
『叄』 稀土元素用與鋅合金有什麼好處
在鋁合金中加入微量稀土元素，可以顯著改善鋁合金的金相組織，細化晶粒，去除鋁合金中氣體和有害雜質，減少鋁合金的裂紋源，從而提高鋁合金的強度，改善加工性能，還能改善鋁合金的耐熱性、可塑性及可鍛性，提高硬度、增加強度和韌性。稀土元素的加入使得稀土鋁合金成為一種性能優良、用途廣泛的新型材料，目前稀土鋁合金的產量已近全國鋁產量的1／4。
稀土元素在鋁合金中的作用
稀土元素非常活潑，極易與氣體(如氫)、非金屬 (如硫)及金屬作用，生成相應的穩定化合物。稀土元素的原子半徑大於常見的金屬如鉛、鎂等，在這些金屬中的固溶度極低，幾乎不能形成固溶體。一般認為，稀土元素加入到鋁合金中可起到微合金化的作用；此外，它與氫等氣體和許多非金屬有較強的親和力，能生成熔點高的化合物，故它有一定的除氫、精煉、凈化作用；同時，稀土元素化學活性極強，它可以在長大的晶粒界面上選擇性地吸附，阻礙晶粒的生長，結果導致晶粒細化，有變質的作用。以下就這3方面的作用詳細介紹。
1.變質作用
變質處理是指在金屬及合金中加入少量或微量的變質劑，用以改變合金的結晶條件，使其組織和性能得到改善的過程。變質劑又稱晶粒細化劑或孕育劑。稀土元素的原子半徑為0.174 ～0.204mm，大於鋁原子半徑(0.143mm)。稀土元素比較活潑，它熔於鋁液中，極易填補合金相的表面缺陷，從而降低新舊兩相界面上的表面張力，使得晶核生長的速度增大，同時還在晶粒與合金液之間形成表面活性膜，阻止生成的晶粒長大，使合金的組織細化。此外，鋁與稀土形成的化合物在金屬液結晶時作為外來的結晶晶核，因晶核數的大量增加而使合金的組織細化。研究表明：稀土對鋁合金具有良好的變質效果。例如，合金化的7005鋁合金鑄錠本身就呈十分細小的組織。同時值得一提的是，稀土的變質作用具有長效及重熔穩定性的特點，比用鈉(Na)、鍶(Sr)等變質劑具有明顯優點。稀土的變質作用只受共晶硅變化的影響。�
2.精煉、凈化作用
稀土元素的脫氧能力比強脫氧劑Al、Mg、Ti等強，微量稀土就能使〔O〕脫到＜lppm(即<10-4％)。稀土的脫硫能力也相當強，可以生成RES或RE2S3，生成物主要取決於稀土與硫的活度或溶解度。稀土元素在金屬液中還可以與氧和硫同時發生反應生成RE2O2S型硫化物。稀土元素還能與P、Sn、As等低熔點金屬元素化合，生成REP、RESn、REAs等化合物。這些稀土化合物都具有熔點高、比重輕，當它們的熔點高於金屬冶煉溫度時，能上浮一部分成渣，它們微小的質點則成為鋁結晶過程的異質晶核，而留在固態金屬內的部分則能降低其危害性。稀土對氫的的吸附力特別大，能大量吸附和溶解氫，稀土與氫的化合物熔點較高，並且彌散分布於鋁液中，以化合物形成的氫不會聚集形成氣泡，大大降低鋁的含氫量和針孔率。�
3.合金化作用�
稀土在鋁合金中的強化作用主要有細晶強化、有限固溶強化和稀土化合物的第二相強化等。當稀土加入量不同時，稀土在鋁合金中主要以三種形式存在：固熔在基體α(Al)中；偏聚在相界、晶界和枝晶界；固熔在化合物中或以化合物形式存在。當稀土含量較低時(低於0.1％)，稀土主要以前兩種形式分布。第一種形式起到了有限固溶強化的作用，第二種形式增加了變形阻力，促進位錯增殖，使強度提高。加入稀土後合金的鑄態組織中合金晶粒明顯減少，二次枝晶間距有可能細化，稀土與Al、Mg、Si等元素形成的金屬間化合物呈球狀和短棒狀分布在晶界或界內，組織中有大量位錯分布。當稀土含量大於0.3％�，後一種存在形式開始佔主導地位。這時，稀土與合金中的其他元素開始形成許多含稀土元素的新相，同時使第二相的形狀、尺寸發生變化，可能使得第二相從長條狀等形狀轉變成短棒狀粒子出現，粒子的尺寸也變得比較細小，且呈彌散分布。大部分含稀土元素的第二相都出現了粒子化、球化和細化的特徵，這種變化在一定程度上都強化了鋁合金。�
鋁合金加入稀土元素後性能的變化
隨著稀土元素加入量的增加，鋁合金的強度、塑性均有所提高。這主要得益於稀土元素對合金組織的改善以及彌散的稀土化合物強烈的沉澱強化效應等。添加稀土元素可以導致合金斷裂過程中裂紋萌生位置與擴展途徑發生改變，有利於合金的韌化。同時鋁合金中隨稀土含量的增加，抗拉強度、硬度提高，而延伸率略有下降。由此可見，伴隨稀土的加入，合金的機械性能大有改善。
稀土元素的加入也可以改善鋁合金的鑄造性能。這是因為鐵是鋁合金中非常有害的雜質，萬分之幾的Fe就能形成Al+FeAl3的共晶硅，大多數含鐵相的結晶組織都十分粗大，直接影響合金的機械性能，降低合金的流動性，增加組織不均勻性，添加稀土，則可以改變鐵相的存在形態，提高鋁合金的鑄造性能。
在同一溫度下，稀土鋁合金的電阻率比普通鋁合金小得多，說明摻入微量稀土元素後鋁合金的導電性能大大提高。這是因為稀土元素作為表面活性元素加到合金中，使合金的鑄態組織得以細化，減小了對傳導電子的散射，從而使電阻率大幅度下降。
稀土在鋁合金中可以形成熱硬性高的復雜成分化合物，呈網狀分布於晶界或枝晶間，細化了組織，有效地阻礙了基體變形和晶界移動，從而明顯提高了合金的高溫性能。
稀土鋁合金的應用
由於稀土獨特的物理、化學性質開發出了眾多的含稀土的合金材料，不但大量用於軍事工業、農業、輕工業、手工業和交通運輸業，也廣泛用作建築材料、家庭生活用具和體育用品等。
我國鋁土礦含硅量高(0.1％以上)，比國外的電解鋁含硅量(0.08％)高，直接影響了鋁的性能，不能用作電工鋁。然而鋁中加入適量稀土元素後，性能則大有改善。目前我國的稀土鋁導線主要有高強度稀土鋁合金電纜，成分為Al-Mg-Si-RE，用於高壓輸電線路；高導電鋁電線，成分為Al-RE；還有在較高溫度下使用的高導電稀土鋁導線，其成分為Al-Zr-RE。 在ZJ104鑄造鋁合金中加入不同量的稀土元素後合金的抗拉強度、硬度、高溫強度均有所提高，因而廣泛應用於機械製造業的缸體、曲軸、軸承蓋等材料中。已投入批量生產的稀土鋁硅過共晶ZL117合金在200～300℃下，抗拉強度超過德國活塞合金KS280和KS282，耐磨性能比常用活塞合金高4～5倍，線膨脹系數小，已用於航空空壓機和航模發動機活塞。稀土鋁箔是一種生產電子元器件較為理想的材料。
稀土鋁合金能大大提高合金的強度、硬度、韌性，還會使表面氧化膜結構發生變化，從而使產品表面光亮、美觀，提高產品的耐腐蝕性能。目前我國在民用鋁製品工業中已用來製造洗衣機內缸等。
添加適量稀土還可以明顯提高鋁錳和鋁鎂合金材料的耐腐蝕性能。稀土元素的加入在鑄造、鍛造、焊接、熱處理及表面塗層技術中都取得了良好的效應。
使用稀土鋁合金需注意事項
稀土元素雖然在鋁合金中的作用很大，但我們必須防止稀土加入方法不正確和使用不當引起的不良影響。應注意以下幾點：
1.注意掌握稀土元素的加入量。稀土的過量加入不但不會使鋁合金的性能改善，還會影響鋁合金的正常使用，甚至造成材料的報廢；
2.稀土不宜做預先脫氧、脫硫劑，當脫氧、脫硫效果良好後再加入稀土，不但有深度脫氧、脫硫作用，還能很好控制氧、硫夾雜物的形態；
3.注意防止生成不均勻分布、大而脆的稀土金屬化合物；
4.還要注意防止稀土元素與某些合金元素發生沖突，影響合金的性能等。
結語
稀土元素具有獨特的4f電子結構、大的原子磁距、很強的自旋軌道耦合等特性，形成稀土配合物時，配位數在3～12之間變化，並且稀土化合物的晶體結構也是多樣化的。稀土元素獨特的物理、化學性質，決定了其廣闊的潛在用途。