铜包铝导线过电流发热现象及宏观痕迹研究

为研究多股铜包铝导线在过电流故障下的痕迹特征,选用符合国家标准的铜包铝导线,通过改变预设电流值大小,制备不同程度过电流下的铜包铝导线熔痕,观察导线受热后的发热现象以及宏观痕迹特征。分析发现:导线发热变形的现象与电流值有关,只有过电流倍数在2～4倍之间时能引起绝缘大范围燃烧从而引发火灾;并且过电流铜包铝导线有且仅有在第一断点处产生熔珠,由于火烧熔痕不产生熔珠,因此在火场中一旦发现熔珠,就一定发生了短路或者过电流故障。     

抓住火灾的真凶——过电流

过电流在日常生活中是一种比较常见的电气故障形式，过电流的危害性主要体现在过电流会导致电气线路整体发热，当温度升高到一定值时会引发线路绝缘层及周围可燃物，进而引发火灾。本文建立了一种适合过电流铜导线电阻率的测量方法，并对方法的科学性和可行性进行了验证分析。过电流铜导线电阻率测量方法可以在火灾事故调查中为调查人员判定火灾原因提供有效的认定依据。     

新型导电纤维电缆制作工艺

介绍以合成纤维长丝为原料,对其表面进行一系列的物理化学处理后,均匀地镀上一层附着力很强的金属层,使其非导体变成电的良导体,以此线芯制成新型导电纤维电缆。对该电缆线芯之导电性、镀层厚度、强度、抗弯性及可焊性进行了检测,同时利用电镜对其表面形貌进行了观察。结果表明,新型导电材料性能优良,各项指标满足使用要求,可以代替铜导线在微电流范围内使用。     

单晶铜线材载流摩擦磨损行为研究

在经改制过的MS-T3000摩擦磨损试验机上,以黄铜为摩擦副,对热型连铸技术制备的单晶铜进行载流摩擦磨损试验,研究了电流对单晶铜导线载流摩擦磨损行为的影响。结果表明:电流强度对单晶铜干摩擦磨损行为有显著影响。电流在0~15 A范围内,随着电流的增加,摩擦系数与磨损率变化基本一致,呈现先减少后增加的趋势。电流较小时,接触电阻也比较小且较稳定;电流高时,接触电阻比较大,波动剧烈,而且有电弧出现。单晶铜导线在带电条件下的主要磨损形式为磨粒磨损、粘着磨损以及以电化学作用为主的氧化磨损或腐蚀磨损。     

架空导线不同防腐措施的耐腐蚀性能比较

为探究常见架空导线耐腐蚀性能,对普通钢芯铝绞线、铝包钢芯铝绞线、防腐型钢芯铝绞线和碳纤维复合材料芯架空导线进行中性盐雾腐蚀实验。结果表明：普通钢芯铝绞线的腐蚀情况最为严重;而铝包钢芯铝绞线因避免了异种金属接触,内层铝线和铝包钢线表面腐蚀程度较低,表明铝包钢芯铝绞线耐蚀性优于普通钢芯铝绞线。防腐型钢芯铝绞线由于防腐脂的物理隔绝作用,受到防腐脂保护的铝线和钢芯在实验周期内均未见明显腐蚀迹象。而碳纤维复合材料芯导线,因碳纤维复合材料芯化学性质稳定,耐腐蚀性能优异,其紧密绞合的型线阻止了腐蚀介质向绞线内部渗透,绞线的耐腐蚀性能显著优于普通导线。     

助焊剂和镶嵌温度对嵌入式NbTi超导线材表面及性能的影响

嵌入式NbTi超导线是将小铜超比的NbTi/Cu超导线材经过去油和助焊后,在高温锡液中嵌入U型铜槽中,从而获得大铜超比的NbTi/Cu超导线材。研究了超声波去油温度和乳化剂浓度对对超声波清洗后U型铜槽线表面质量的影响。研究表明,温度为50℃、乳化剂浓度为5%的去油溶液可有效去除U型铜槽线表面的油污和灰尘；进一步研究了不同浓度的前处理助焊剂“氯化亚锡+硝酸+异丙醇”对助焊后U型铜槽线表面状态的影响。研究表明,硝酸助焊后,表面粗糙度很差；氯化亚锡助焊后铜槽线表面粗糙度极低,无法进行热镀锡；而“300g/L氯化亚锡+15%硝酸+3%异丙醇”助焊清洗工艺配方的助焊效果最好。在优化出去油和助焊清洗工艺参数基础之上,采用不同锡液温度(360~500)℃进行镶嵌实验,并采用目测和扫描电镜来表征镶嵌线材表面质量。实验结果表明,锡液温度过低,线材表面镀锡不均匀,呈淡红色；锡液温度过高,线材表面易产生锡瘤；当锡液温度范围为(400~440)℃时,线材表面质量较好,无锡瘤、黑点、毛刺、露铜等表面缺陷,同时可以满足线材结合力和剩余电阻比的性能要求。     

多股铝线的气焊

我单位原安装的电气设备,有不少多股铝芯电缆和多股铝芯导线,这些导线接头有的要与铜线头相接,有的要与设备的铜固定螺丝相接。过去我们采取的联接方法有三种:(1)在多股铝线头上套一个铜线耳,采用灌锡法;(2)多股铝线与多股铜线直接绑接;(3)铜、铝接头用铝夹板夹接。这三种接法都有着致命的缺点。灌锡法:当通过大电流时,接头处温度很高,灌锡脱掉,使线与接线耳完全脱离,造成设备单相运转。直接绑接法:接头处极易产生氧化     

高临界电流密度、低损耗Cu5Ni基NbTi线材制备技术研究

重离子装置中的加速器磁体均服役在±2.25T/s的高速脉冲条件下,因此要求该种磁体所用的超导线材具有较高的临界电流和较低的损耗。针对项目需求,本文设计及制备了两种新型结构的NbTi/Cu5Ni超导线材,芯数分别为12960芯和10800芯、铜比2.0、芯丝直径均小于5 μm。系统研究了两种新型结构超导线的芯丝截面形貌、芯丝表面形貌、磁滞损耗及不同时效热处理下的临界电流密度和n值。通过优化工艺后获得了Jc(5 T、4.2 K)为2902 A/mm_²,Qh(4.2 K,± 3T)为34.2 mJ/cm_³ 的千米级NbTi/Cu5Ni超导长线,并可实现批量化生产,为重离子装置的研制提供材料基础。     

6061铝合金的电火花加工（英文）

在不同脉冲时间和导线张力下,研究6061铝合金电火花线切割加工过程中材料的去除率、切口/狭缝宽度、表面光洁度和线电极磨损,通过改变脉冲时间和导线张力,在电火花线切割加工机床上进行了8次实验。结果表明,随着脉冲时间的延长,材料的去除率增加,但导线张力不影响材料的去除率。较高的导线张力有利于促进加工工艺的稳定性,产生较低的线电极磨损和更好的表面光洁度。随着脉冲时间的变化,表面粗糙度没有明显变化。在所有加工条件下,表面外观非常相似。加工后表面包含凝固熔融材料、飞溅材料和气泡。由于热量输入的增加,脉冲时间的延长增大了线电极的磨损。线电极的磨损产生了斜槽,该斜槽正面的切口宽度比底部的宽。较高的电极损耗会产生较高的锥度。     

铜基粉末冶金材料载流摩擦学特性研究

以铜基粉末冶金材料/铬青铜为摩擦副,模拟电力机车接触网中受电弓滑板和导线的服役条件,在销-盘式摩擦磨损试验机上进行了载流摩擦学特性研究。研究表明,随着电流的增大,摩擦系数呈下降趋势,磨损率呈上升趋势。试验较低电流（40A和60A）条件下,摩擦表面形成一氧化层;试验较高电流（80A和100A）条件下,摩擦表面覆盖有熔融物。载流条件下,销试样材料表面不断发生氧化,较低电流时,摩擦表面覆盖着一层Fe的氧化物;较高电流时,试样由于表面温度更高,形成Cu的氧化物。     

石墨电极-铜导线低温钎焊连接方法

设计一种石墨中温活性金属化和低温软钎焊方法,实现电导率传感器中石墨电极与漆包铜导线异质材料连接. 通过采用Ag-Cu-Ti合金焊膏实现对石墨表面进行真空活性金属化,再采用Sn-Ag合金药芯焊丝低温钎焊石墨金属层与漆包铜导线;利用金相显微镜、扫描电子显微镜、能谱仪对石墨金属层、石墨金属层/无氧铜反应界面的微观组织、相组成和元素扩散进行了分析,用万能拉伸机对石墨-无氧铜钎焊接头结合强度进行了测定. 结果表明,Ag-Cu-Ti合金焊膏在石墨表面作用明显,生成TiC化合物组成的反应层;留在石墨表面的钎料层,厚度约为60 μm;Sn-Ag合金钎料与石墨金属层润湿良好,润湿角为16°,中间反应层以Ag₃Sn金属间化合物为主;钎料与金属导线结合层由Cu₃Sn(ε相)和Cu₆Sn₅(η相)组成,钎焊接头抗拉强度为39 MPa,力学性能满足石墨电极与漆包铜导线连接可靠性的相关需求.     

BTA在发电机冷却水系统中的应用

发电机冷却水系统中空芯铜导线的腐蚀问题一直难以控制。在两台双水内冷发电机上进行了加与不加铜缓蚀剂BTA的对照试验,一年多的运行实践表明,添加BTA之后,内冷水中铜离子含量明显减小,能有效抑制铜导线腐蚀。     

电流及其极性对浸铜碳滑板摩擦磨损性能的影响

研究了电流及其极性对浸铜碳滑板摩擦磨损性能的影响.利用SEM观察浸铜碳滑板磨损表面的形貌.结果表明,施加电流显著增加浸铜碳滑板的磨损量,但降低摩擦系数.浸铜碳滑板为正极时的磨损量比其为负极时的大,而2种极性条件下的摩擦系数相近;电流越大,磨损表面损伤越严重;正极磨损表面的氧化比负极剧烈.磨损机理主要为磨粒磨损、黏着磨损和电弧烧蚀.     

铜/铝复合接触线连续挤压成形工艺参数

采用有限元软件对连续挤压下铜铝接触线层状复合成形过程进行二维数值模拟,详细研究了不同模芯端部导流角、复合变形区长度、铜铝厚度比、坯料与模具表面状态和定径带长度对铜铝双金属的流动和挤压力大小影响的规律。结果表明,模芯端部导流角度取30°,复合变形区长度取3.5~5 mm,定径带长度取5 mm,并尽可能增加铝与铜之间摩擦,同时减小模具与铜之间摩擦,能使铜铝层状复合流畅,产品顺利挤出且成形良好。此外,在TLJ340连续挤压机上进行了铜铝层状复合的试验,试验结果与数值模拟结果相吻合。     

电流及其极性对浸铜碳滑板摩擦磨损性能的影响

研究了电流及其极性对浸铜碳滑板摩擦磨损性能的影响.利用SEM观察浸铜碳滑板磨损表面的形貌.结果表明,施加电流显著增加浸铜碳滑板的磨损量,但降低摩擦系数.浸铜碳滑板为正极时的磨损量比其为负极时的大,而2种极性条件下的摩擦系数相近;电流越大,磨损表面损伤越严重;正极磨损表面的氧化比负极剧烈.磨损机理主要为磨粒磨损、黏着磨损和电弧烧蚀.     

载流条件下铜-石墨复合材料摩擦学性能研究

在载流高速摩擦磨损试验机上进行试验,研究了不同电流和速度对铜-石墨复合材料摩擦系数和磨损率的影响,并对摩擦表面的形貌进行了观察和分析。结果表明:电流、速度是影响铜-石墨复合材料载流摩擦磨损性能的重要因素。在速度一定的条件下,随着电流增大,铜-石墨复合材料的摩擦系数减小,磨损率增大;在电流一定的条件下,材料的摩擦系数随速度的增大先升高后降低,磨损率随速度的增大先升高后降低,然后迅速增大,在速度为40 m/s时,材料的磨损机制出现了明显的变化。     

提高青铜基体中的Sn浓度对Nb_3Sn超导性能的影响

为提高Nb_3Sn超导材料的临界电流密度,曾作了在Nb芯中掺Zr的试验。近期我们又进行了在Cu—Sn基体中提高Sn浓度的试验,其目的是企图从另一途径来提高用固态扩散生成的Nb_3Sn的临界电流和临界电流密度。美国布鲁克海文国家实验室也已作了这方面的研究工作,指出在4万高斯场强下测量了单股Nb芯不同铜锡基的复合线在700℃     

电气短路火灾中火场温度环境对多股铜导线金相组织的影响

以横截面积为2.0mm2的多股铜导线为原材料,结合电气发生的一次和二次两种短路故障,制备一次短路熔珠和二次短路熔珠,并以此基础制备对应的温度环境试样和热时间试样.通过高温拉伸测试、金相组织定量分析,研究电气短路火灾中火场温度环境对多股铜导线金相组织的影响.试验结果表明:多股铜导线的拉伸位移和断面收缩率在高温环境下显著降...     

不同载流条件下Cu-Ag-Cr合金导线的摩擦磨损行为

载流条件下材料的摩擦磨损行为探究对于铜合金架空导线、电极电刷以及继电器触头等的实际使用具有重要意义。在自制摩擦磨损试验机上,以黄铜为对磨材料,对真空感应熔炼制备的Cu-4Ag-0.8Cr合金导线进行载流摩擦磨损试验。采用电子天平、扫描电子显微镜等对合金载流磨损率、磨损表面形貌及载流磨损机理予以分析。结果表明,电流在0~6 A范围内,随着电流的增加,合金导线的磨损率和温度均在增大。随着时间的延长,接触电阻由较大的初始值迅速降低,而后围绕一个中值上下波动。Cu-4Ag-0.8Cr合金导线在载流条件下的主要磨损形式为磨粒磨损、粘着磨损以及电侵蚀磨损。     

节能环保的铜包铝线值得推广应用

近几年,在我国铜资源相对匮乏等因素的影响下,铝导线的成本优势明显,行业内企业也加大了相关技术的研发力度。我国铝合金电缆行业在低压电缆技术转型升级和产品更新换代方面取得了一定的成绩,与此同时,铜包铝电线电缆的庞大市场迎来发展的机遇,铜包铝电线电缆的应用有着广阔前景,或成必然趋势。铜包铝线在线缆行业中的应用,根据线缆所传输的电流频率不同,可分为等直径使用(传输高频信号的射频电缆)和等电阻使用(传输低频电流的各种线缆)两种。纯铜导线的密度为8.89g/cm3,而铜包铝导线的密度为