一种低电阻率梯度晶导线及其制备方法

本发明属于电导线材料，具体涉及一种低电阻率梯度晶导线及其制备方法。

背景技术：

1、中国地域辽阔，不同地区的能源资源分布不均，一些发电资源丰富的地区可能与用电需求集中的地区相距较远。利用交流输电技术实现跨区域、长距离的电力传输，能够实现资源优化配置，提高能源利用效率。交流输电虽已得到广泛应用，但输电过程中集肤效应的产生仍无法避免。集肤效应是指在交流电输电时导线上的电流密度总是表现为表层大芯部小的现象，这会造成导线表层过热、降低传输效率、影响电磁兼容等严重问题。目前针对集肤效应的主要解决办法主要有两种，一种是将导线分成许多细小的绞合或编织的丝线，每根丝线都被绝缘处理，从而减少了集肤效应，但这种方法加工复杂，增加了成本。另一种方法是采用空心的导体，使得电流主要在导体的外壳流动，但这种结构的强度较实心导体差，成本也可能增加。

技术实现思路

1、本发明提供了一种低电阻率梯度晶导线及其制备方法，以解决交流输电过程中导线集肤效应带来的热损耗、低效率问题。

2、本发明的技术解决方案如下：

3、第一方面，本发明提供了一种低电阻率梯度晶导线，以导线圆心为起点，沿导线横截面方向和轴向，从内至外，其晶粒大小均由细晶至粗晶呈梯度变化。

4、较佳的，将导线沿其横截面方向分为表层组织与芯部组织，所述表层组织与芯部组织的界面以圆界定，圆心为导体圆心，芯部组织所在的圆半径为导线半径的60～80％。

5、较佳的，表层组织的晶粒粒径为400-800μm，芯部组织的晶粒粒径为50-100μm。

6、第二方面，本发明提供了一种低电阻率梯度晶导线的制备方法，包括以下步骤：

7、(1)根据导线材质确定导线的再结晶温度，调整感应加热装置电源电流、频率，并确定进线速度、线圈直径和匝间间距，若导线存在残余应力，使导线的表层温度大于再结晶温度50～100k，若导线未存在残余应力，使导线的表层温度小于再结晶温度0～50k；

8、(2)固定好导线的进线端和出线端，牵引动力由电机驱动，稳定感应加热装置5min后，使导线开始从进线盘上进线，导线经过感应线圈后由收线盘完成收线操作；

9、(3)重复步骤(2)直至导线表层组织的晶粒粒径为400-800μm，芯部组织的晶粒粒径为50-100μm。

10、较佳的，线圈直径为导线直径的1.5-5倍，匝间距要尽量小，以提高线圈的电磁感应效率，为保证热处理时间足够，匝间距1～5mm。

11、较佳的，导线材质为铜、铝中任意一种。

12、较佳的，进线速率1-20cm/s，感应电流为50-500a，频率为10khz-50khz。

13、本发明与现有技术相比，其显著优点为：

14、(1)本发明对导线的初始状态具有普适性，无论导线表层是否由有残余应力，梯度结构均可制备。

15、(2)制备的大/小晶粒梯度结构不仅降低了导线的电阻率(≤0.01690ω·mm2/m)，还能同步提升导线的强塑性能，从而减少导线的工作变形、降低导线的维修和更换成本、提高导线的安全性能。

16、(3)本发明制备工艺简单，快速高效，成本低，可以连续制备低电阻率梯度晶导线，具有普遍适用性及推广价值。

17、下面结合附图对本发明作详细描述。

1.一种低电阻率梯度晶导线，其特征在于，以导线圆心为起点，沿导线横截面方向和轴向，从内至外，其晶粒大小均由细晶至粗晶呈梯度变化。

2.如权利要求1所述的低电阻率梯度晶导线，其特征在于，将导线沿其横截面方向分为表层组织与芯部组织，所述表层组织与芯部组织的界面以圆界定，圆心为导体圆心，芯部组织所在的圆半径为导线半径的60~80%。

3.如权利要求1所述的低电阻率梯度晶导线，其特征在于，表层组织的晶粒粒径为400-800μm，芯部组织的晶粒粒径为50-100μm。

4.一种低电阻率梯度晶导线的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

5.如权利要求4所述的方法，其特征在于，线圈直径为导线直径的1.5-5倍，匝间距1~5mm。

6.如权利要求4所述的方法，其特征在于，导线材质为铜、铝中任意一种。

7.如权利要求4所述的方法，其特征在于，进线速率1-20cm/s，感应电流为50-500a，频率为10khz-50khz。