CN1388535A - 铝基混合碳纤维复合材料线芯传输电缆及制备 - Google Patents

铝基混合碳纤维复合材料线芯传输电缆及制备 Download PDF

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Abstract

本发明铝基混合碳纤维复合材料线芯传输电缆及制备属于电力传输材料制备领域,其特征在于是一种由铝基混合碳纤维复合材料线芯增强的铝线电缆,该铝线电缆的线芯由多根铝或铝合金为基体,其上均匀分布着混合碳纤维,纤维所占体积比为50－60%,混合碳纤维由高模量碳纤维及高强度碳纤维构成,其中高模量碳纤维占总纤维的体积百分比为20－50%,铝基碳纤维复合材料线丝组成,线芯直径为2.5－3.6mm,电缆直径为16－40mm,铝基碳纤维复合材料线芯直接置于多层铝线的中心,形成铝基碳纤维复合材料线芯传输电缆。

Description

铝基混合碳纤维复合材料线芯传输电缆及制备
技术领域
本发明复合材料线芯增强传输电缆属于电力传输材料领域，涉及一种铝基混合碳纤维复合材料线芯增强的铝材输电电缆。
背景技术
常用架空高压电缆以钢芯置于铝铰线中，目的是提高电缆的强度。但是这种电缆的重量较大，电阻也较大。为此，美国专利6180232提出一种由Al2O3纤维增强铝线丝为增强芯的铝高压电缆。这种电缆的导电铝为纯铝，复合材料增强芯以0-0.2wt％Cu的铝合金为基体，由Al2O3纤维作为增强材料，Al2O3纤维占增强芯体积的30-70％。这种线芯的导电性较差，比重较大，并且热膨胀系数也较大，而且由Al2O3增强的复合材料线芯的成本也较高。
发明内容
本发明目的就是针对上述不足，提出一种既导电性好、重量轻，又强度也较高的复合材料线芯增强的电缆。
本发明混合碳纤维铝基复合材料线芯增强传输电缆，其特征是输电电缆外层为多层导电的铝线，中心含有多根混合碳纤维铝基复合材料线芯，电缆的直径为16-40mm，在一组复合材料线芯周围设有多层铝绞线，复合材料线芯的数量为7～19根，周围铝线为1～3层。
上述的混合碳纤维铝基复合材料线芯增强传输电缆的制备，其特征在于是，首先制备混合碳纤维铝基复合材料线芯，线芯是一种以高强度碳纤维和高模量碳纤维混合增强的合金元素含量为：Mg 0-3wt％，Cu 0-3wt％，Mn、Sr、Re中至少含一种，含量为0.1-0.3wt％的铝或铝合金为基体的，碳纤维是连续的，且碳纤维含量为40-60％的复合材料，复合材料通过管模具制成线丝，然后将7～19根线丝组成的线芯穿入1～3层铝线的中心，形成铝基碳纤维复合材料线芯传输电缆，线芯直径为2.5-3.6mm，抗拉强度为1400-1650MPa，热膨胀系数为2-5×10-6，密度为2.2-2.4g/cm3。
本发明的优点之一是，新型复合材料线芯增强电缆的导电率比钢芯电缆和Al2O3线芯电缆导电率高；本发明的另一优点是，在相同的电缆几何条件下，重量比Al2O3线芯电缆低1-5％，要比钢芯电缆降低10-40％。
本发明纤维增强铝复合材料传输电缆适用于工业、农业及国防高空或低空输电电缆。
具体实施方式实施例1：在铝基混合碳纤维复合材料线芯传输电缆制备时，先要制备铝基混合碳连续纤维复合材料线丝，复合材料线丝所含碳纤维的百分比为60％，纤维是连续的，纤维直径为7μm，其中高模量纤维占碳纤维的50％，复合材料的基体特征为铝合金，铝合金中的合金元素含量为：Mg 1wt％，Cu 1wt％，Mn、Sr、Re中至少含一种，含量为0.3wt％，复合材料丝线的直径为2.5mm，抗拉强度为1650MPa，热膨胀系数为2×10-6，密度为2.3g/cm3，然后将48根直径为3.22mm的铝线置于7根复合材料丝线的外层形成铝基混合碳纤维复合材料线芯传输电缆，外层铝线层数为三层。实施例2：铝基混合碳纤维复合材料线芯含碳纤维的百分比为60％，纤维是连续的，纤维直径为7μm，其中高模量纤维占碳纤维的50％，复合材料的基体特征为铝合金，铝合金中的合金元素含量为：Mg 1wt％，Cu 1wt％，Mn、Sr、Re中至少含一种，含量为0.3wt％，复合材料丝线的直径为3.2mm，抗拉强度为1650MPa，热膨胀系数为2×10-6，密度为2.3g/cm3。电缆中复合材料线芯数为7；外层层数为一层，铝线数为12，铝线直径3.2mm；电缆外径为16mm。电缆重量为411.6kg/km。实施例3：铝基混合碳纤维复合材料线丝的内部组成同于实施例1。复合材料丝线的直径为3.6mm，抗拉强度为1650MPa，热膨胀系数为2×10-6，密度为2.3g/cm3。电缆中复合材料线芯数为7；外层层数为一层，外层铝线数为12，铝线直径3.6mm；电缆直径为外径为18mm。电缆重量为520.9kg/km。实施例4：碳纤维增强的以铝及铝合金为基体的复合材料线丝中碳纤维的体积百分比为50％，纤维是连续的，纤维直径为7μm，其中高模量碳纤维占混合纤维的体积百分比为20％，复合材料的基体特征为铝合金，铝合金中的合金元素含量为：Mn、Sr、Re中至少含一种，含量为0.4wt％，复合材料丝线的直径为2.6mm，抗拉强度为1400MPa，热膨胀系数为5×10-6，密度为2.4g/cm3。电缆中复合材料线芯数为19；外层层数为一层，外层铝线数为30，铝线直径4.16mm；电缆外径为29.14mm。电缆重量为1135.9kg/km。

Claims (2)

1、一种混合碳纤维铝基复合材料线芯增强传输电缆，其特征是输电电缆外层为多层导电的铝线，中心含有多根混合碳纤维铝基复合材料线芯，电缆的直径为16-40mm，一组复合材料线芯周围设有多层铝绞线，复合材料线芯的数量为7～19根，周围铝绞线为1～3层。
2、权利要求1所述的混合碳纤维铝基复合材料线芯增强传输电缆的制备，其特征在于是，首先制备混合碳纤维铝基复合材料线芯，线芯是一种以高强度碳纤维和高模量碳纤维混合增强的合金元素含量为：Mg 0-3wt％，Cu 0-3wt％，Mn、Sr、Re中至少含一种，含量为0.1-0.3wt％的铝或铝合金为基体的，碳纤维是连续的，且碳纤维含量为40-60％的复合材料，复合材料通过管模具制成线丝，然后将7～19根线丝组成的线芯穿入2～5层铝线的中心，形成铝基碳纤维复合材料线芯传输电缆，线芯直径为2.5-3.6mm，抗拉强度为1400-1650MPa，热膨胀系数为2-5×10-6，密度为2.2-2.4g/cm3。
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