汽車工業(yè)中，隨著二氧化碳排放法規(guī)變得更加嚴(yán)格，輕型線束的需求也越來越高，減重的需求也在增加。此外，部分由于銅價飛漲，通過用鋁電線代替?zhèn)鹘y(tǒng)的銅電線可以預(yù)期有效的減輕重量。但是，鋁線材具有電導(dǎo)率低、抗拉強度低、加工性差以及表面絕緣氧化膜強和電偶腐蝕等缺點。這是我們不可忽視缺點，Anyway, 鋁線的技術(shù)正越來越成熟，鋁線的應(yīng)用正越來越多。   
 

        鋁線主要用于架空電力線和汽車電池電纜，其中導(dǎo)體的橫截面積很大，以支持大電流。但是，線束的導(dǎo)體橫截面面積通常不超過2.5平方毫米。為此，很多公司已經(jīng)開發(fā)了小線徑的鋁線束在這一類汽車應(yīng)用，大有要取代銅導(dǎo)體的勢頭。（小編個人感覺路漫漫其修遠兮）。圖1顯示了鋁線束的接線、端子和防腐蝕。

圖1。鋁線、端子及防腐技術(shù)的發(fā)展

 

汽車鋁線

 

     用于制造汽車鋁線的鋁合金要求具有高抗拉強度和高導(dǎo)電性。

 

 

 

1, 合金設(shè)計

 

        純鋁（1060∶99.6%純度）用于一般工業(yè)用途，其電導(dǎo)率高達62% IACS。然而，退火后，它表現(xiàn)出低的拉伸強度為70 MPa（4）。對于汽車線材的應(yīng)用，有必要通過合金化來提高其抗拉強度。

 

        固溶強化2是提高金屬抗拉強度的有效措施。然而，這種方法導(dǎo)致電導(dǎo)率明顯降低。同時，更大的失配應(yīng)變（MS）* 3（5）也有望提高金屬的抗拉強度。對于汽車線的應(yīng)用，有必要抑制電導(dǎo)率的降低和提高抗拉強度。因此，如果一個元素在低固溶體量下提供了大量的MS，那么它被認為是有效的合金元素。通過第一性原理計算_4，測定了各種鋁合金元素的MS值和室溫固溶體的最大量。在分析計算結(jié)果后，選擇Fe作為合金元素（表1）。

 

        進一步研究合金化鐵量與Al-Fe合金材料性能之間的關(guān)系表明，如果合金化鐵的質(zhì)量百分比為1.5％或更高，性能目標(biāo)將得以實現(xiàn)（圖2）。

 

表1。MS和固溶體的最大量各種元素的鋁合金化

 

 

 圖2。Fe添加量對材料性能的影響

 

        用傳統(tǒng)方坯鑄造和擠壓結(jié)晶制備的線材* 5粗Al鐵化合物。它們的延展性和可加工性較差。這些線材通過Properzi方法*6生產(chǎn)，在鑄造和軋制過程中使用高冷卻速率而不再加熱。該過程控制該化合物處于良好狀態(tài)，并保持合金（6）的高延展性。

 

        然而，汽車導(dǎo)線的股直徑對于鋁線來說是非常小的，范圍從0.15到0.5毫米。當(dāng)鐵的質(zhì)量百分比超過1.2%時，鋼絲的可加工性降低，在拉拔和絞合過程中由于加工限制而斷絲，如圖3所示。

 

        為了解決這個問題，我們尋求一種第二種合金元素，它可以部分取代鐵，從而在不影響加工性的前提下提高抗拉強度。

圖3。鋁單絲斷口

 

        由于Al-Fe合金具有較大的余量滿足導(dǎo)電性目標(biāo)，因此允許在一定程度上降低合金的導(dǎo)電性。因此，為了用作第二合金元素，我們選擇了MS含量低（對加工性能有不利影響）但固溶體最大量高的元素，盡管電導(dǎo)率有所降低。

 

        表1所示元素的比較表明Mg是最合適的。下一步是尋找最佳的元素添加量。

 

        結(jié)果是以下組成（質(zhì)量%）：AlFeMg。該組合物提高了加工性和性能，并獲得120MPa的抗拉強度和60％的IACS導(dǎo)電性，遠遠超過目標(biāo)（圖4）。

圖4。新開發(fā)合金的成分與性能

 

 

 

 

2, 鋁合金線材

 

        表2顯示了當(dāng)前可制造的鋁線的排列以及用鋁線代替?zhèn)鹘y(tǒng)銅線的效果。常規(guī)銅線可以合理地用比銅大的鋁線代替。

 

表2。鋁線排列（日標(biāo)）

 

 

        近年來，隨著我國電線電纜生產(chǎn)能力的提升，產(chǎn)品的出口數(shù)量不斷增加，我國該行業(yè)的發(fā)展一直呈現(xiàn)貿(mào)易順差的發(fā)展?fàn)顟B(tài)，2014-2017年國內(nèi)電線電纜行業(yè)的貿(mào)易順差一直在140億美元以上，順差規(guī)模較大。2018年至10月，電線電纜的貿(mào)易順差達到129.6億美元。我國制造業(yè)在經(jīng)歷了調(diào)結(jié)構(gòu)、去產(chǎn)能等的促進，電線電纜行業(yè)得到了較為規(guī)范的發(fā)展，預(yù)計2019年我國電線電纜生產(chǎn)企業(yè)的收購、兼并、充足的現(xiàn)象將會增加，促進行業(yè)的集中度不斷提高，同時也推動國內(nèi)電線電纜行業(yè)的轉(zhuǎn)型升級發(fā)展。不過，還是希望我國鋁線技術(shù)與應(yīng)用越來越好！