Алюминиевый сплав повышенной электрической проводимости


 


Владельцы патента RU 2415192:

Обыденный Петр Трофимович (RU)

Изобретение относится к области электротехники, в частности к передаче электроэнергии по алюминиевым проводам и кабелям. Сплав на основе алюминия для изготовления проводов сетей передачи электрической энергии содержит 0,3-1,1 ат.% свинца, алюминий и примеси - остальное, при этом точное содержание свинца выбирается в зависимости от качественного и количественного содержания примесей в использумых алюминии и свинце, превышающих 0,01 ат.%. Повышается электрическая проводимость сплава на основе алюминия. 1 табл.

 

Изобретение относится к области электротехники, в частности к сетям передачи электроэнергии к потребителям. Полнота передачи электроэнергии по проводам обеспечивается проводящей способностью проводов: чем выше проводимость, тем ниже затраты на материалы для их изготовления и потери электроэнергии.

Наилучшей проводимостью обладает серебро (γ=62), но оно редко и дорого. Несколько меньшей проводимостью и большей распространённостью обладает медь (γ=59), но её запасы в литосфере так же ограничены, а потребности в проводах огромны. Поэтому и медь стала дефицитной и дорогой. Среди других наиболее распространённых металлов хорошей проводимостью (γ=38) обладает алюминий. Но его проводимость примерно в 1,5 раза ниже проводимости меди. Поэтому для передачи того же количества энергии сечение проводов приходится увеличивать, что увеличивает их объём, стоимость и риск обрыва от снега и ветра.

Современный уровень техники в данном вопросе характеризуется практическим опытом. Так «Энциклопедия неорганических материалов» [Киев, 1977, т.1] указывает: «Примеси и легирующие добавки снижают электропроводность алюминия» (стр.65). Точно также характеризуется и медь (стр.787). Поэтому все провода электролиний изготовляются из относительно чистого алюминия или меди.

Тем не менее работа по поиску путей повышения проводимости материалов продолжается во всём мире. Нами рассмотрены изобретения класса Н01В 1/02 по всем имеющимся описаниям патентов России, а также изобретения США, Японии и стран Евросоюза по реферативному бюллетеню изобретений мира за период с 1994 по 2006 годы. В указанный период прямых работ по повышению проводимости алюминия не обнаружено. Господствуют изобретения, связанные с производством паст для печатных плат к блокам вычислительной техники и управления, проводимость которых тоже важна.

В качестве образца и аналога предлагается авт.св. СССР № 449967 А1, МПК С22С 21/16, заявлено 13.11.1972, «Сплав на основе алюминия». В описании к указанному авт.св. представлен перечень из 10 наименований компонентов, каждый из которых должен быть добавлен к алюминию в дозах от 0,0001 до 1,5 весовых %.

Сложность задачи повышения электропроводности алюминия в том, что неконтролируемые или трудно устраняемые примеси действительно, как утверждает упомянутая энциклопедия, повышают его сопротивляемость. Чтобы её снизить необходимо вывести весь атомный комплекс сплава к определённой точке его внутреннего баланса, которая определяет её сопротивляемость. Но этот баланс зависит от качества и количества каждого из компонентов примеси. Поэтому мы указываем только диапазон доли добавки химически чистого свинца, гарантирующий положительный сдвиг сопротивляемости алюминия, считающегося химически чистым. Получение максимального снижения требует учёта всех примесей к алюминию и свинцу с точностью хотя бы до сотых долей процента.

При производстве сплава в процессе данной работы такой учёт был проведён нами по отношению к гранулированным образцам алюминия и свинца категории «Ч». Оптимальный результат был получен при добавке свинца в дозе 0,30 % от атомного состава сплава.

В таблице приведены показатели сопротивления, прочности и массы сплава в сравнении с аналогичными образцами проводов из алюминия и меди стандартного технического качества.

Сравнение алюминиевого сплава с медью и алюминием.
Показатель сравнения / объект Алюминий Сплав Медь
1. Сопротивление, мОм/см 17,00 9,10 7,45
То же, в %% от алюминия 100 54 44
2. Расчётная масса проводов, 2,70 1,69 3,93
обеспечивающая проведение
электричества равной мощности.
То же, в %% от алюминия. 100 63 146
3. Предел прочности, МПа. 21,9(18-25) 19,4 (22-24)
То же в %% от алюминия 100 89 -

Сравнительные измерения сопротивления осуществлялись прибором «Миллиомметр Е6-18/1». Прибор был проверен Отделом метрологии в августе 2006 года и признан годным к работе до августа 2007 года. Измерения прочности осуществляли в институте металлургии РАН на новом японском оборудовании.

Из таблицы видно, что по сопротивляемости стандартная медь составляет 44% от сопротивления стандартного алюминия. Обогащение алюминия свинцом снижет сопротивление сплава до 54%, то есть почти вдвое. Он становится только на 10% выше сопротивления меди. Соответственно этому будут меняться потери напряжения и мощности электричества при передаче и затраты на изготовление проводов и кабелей.

Важно отметить, что для передачи единицы электрической мощности масса проводов из предлагаемого сплава будет на 37% меньше, чем из алюминия, и в 2,3 меньше, чем из меди. Сравнительная прочность провода из предлагаемого сплава укладывается в рамки пределов прочности алюминия. Показатели пределов прочности алюминия и меди по упомянутой «Энциклопедии неорганических материалов» приведены в скобках.

Таким образом, для повышения проводимость алюминия необходимо ввести в состав алюминия добавку свинца в дозе от 0,3, до 1,1% от числа атомов сплава. Добавку желательно вводить в расплавленный алюминий и тщательно перемешивать сплав.

Сплав на основе алюминия для изготовления проводов сетей передачи электрической энергии, отличающийся тем, что он содержит 0,3-1,1 ат.% свинца, алюминий и примеси - остальное, при этом точное содержание свинца выбирается в зависимости от качественного и количественного содержания примесей к использумым алюминию и свинцу, превышающих 0,01 ат.%.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к области металлургии, в частности к сплавам Cu-Ni-Si-Co, имеющим превосходную прочность, электропроводность и качество пресс-штамповки. .
Изобретение относится к ленте с нелинейными электрическими свойствами для управления полем, содержащей микроваристорные частицы из ZnO. .

Изобретение относится к полупроводниковым органическим соединениям ряда 3,4-метилендиокситиофена. .
Изобретение относится к предварительно сформованным композициям в профилированной форме и применению предварительно сформованных композиций для герметизации отверстий в корпусе оборудования.

Изобретение относится к области электротехники, в частности к способу соединения и конструкции токоподводов электролизеров, электропечей, трансформаторов и прочего оборудования.

Изобретение относится к области электротехники, в частности к способу соединения проводников, преимущественно, в виде шин из разнородных металлов, и может быть использовано при изготовлении токоподводов электролизеров, электропечей, трансформаторов и прочего оборудования.

Изобретение относится к электротехнической промышленности и может быть использовано для изготовления электропроводящих покрытий, пленочных нагревательных элементов.

Изобретение относится к металлургии сплавов на основе алюминия системы Al-Fe-Si, предназначенных для изготовления фольги, используемой в качестве упаковки в пищевой промышленности, медицине, химической промышленности.

Изобретение относится к продукту из свариваемого деформируемого алюминиевого сплава и способу его получения. .
Изобретение относится к порошковой металлургии, в частности к износо-коррозионно-стойким сплавам на основе алюминия для получения порошковых наноматериалов, используемых для получения покрытий методом сверхзвукового холодного газодинамического напыления, применяемых для создания износо- и коррозионно-стойких беспористых покрытий.
Изобретение относится к металлургии сплавов, а именно к сплавам на основе алюминия, предназначенным для использования в качестве электропроводников, длительно работающих при температуре 250-350°С в условиях, требующих сочетания высокой прочности и электропроводимости.

Изобретение относится к области металлургии сплавов на основе алюминия, в частности к сплаву системы алюминий - медь - магний - литий, применяемого для изготовления полуфабрикатов и изделий из него, используемых в качестве конструкционных материалов для авиакосмической техники.
Изобретение относится к области металлургии и может быть использовано при производстве деформированных полуфабрикатов из термически неупрочняемых свариваемых коррозионно-стойких сплавов на основе алюминия, применяемых в качестве конструкционного и проводникового материала преимущественно в авиакосмической и атомной технике.

Изобретение относится к деформированным сплавам системы алюминий-цинк-магний-скандий и способу их получения. .

Изобретение относится к области металлургии, а именно к сплавам на основе алюминия, и может быть использовано при получении деталей автомобильных двигателей, работающих под действием высоких нагрузок при температурах до 150-200°С.
Изобретение относится к деформированному продукту из высокопрочного, высоковязкого Al-Zn сплава и к способу изготовления такого продукта. .

Изобретение относится к области металлургии материалов на основе алюминия и может быть использовано при получении разнообразных изделий методами фасонного литья, в частности литья под поршневым давлением для производства отливок различного назначения, разнообразной фурнитуры, товаров народного потребления, средненагруженных узлов и агрегатов машин
Наверх