國內(nèi)外對(duì)于耐熱鋁合金和中強(qiáng)度鋁合金導(dǎo)體材料的研究較多，制備工藝成熟。相比而言，對(duì)于高導(dǎo)電率硬鋁合金及其導(dǎo)線的研究較少。武漢理工大學(xué)對(duì)高強(qiáng)度高導(dǎo)電率鑄造鋁合金進(jìn)行了研究，研究結(jié)果表明通過合金元素優(yōu)化配比、改善熱處理工藝和復(fù)合變質(zhì)可以顯著提高鑄造鋁合金力學(xué)性能和導(dǎo)電率；昆明理工大學(xué)通過同時(shí)添加硼和稀土元素，結(jié)合生產(chǎn)工藝及設(shè)備優(yōu)化，達(dá)到了提高電工圓鋁桿的力學(xué)性能、降低電阻率以及改善電工圓鋁桿性能的目的；大連理工大學(xué)對(duì)電工鋁的成分優(yōu)化進(jìn)行了研究，認(rèn)為電工用工業(yè)純鋁的成分優(yōu)化可以用“添加硼、限制Si、放寬Fe含量”來概括；福州大學(xué)研究了電工鋁桿用高效排雜凈化熔劑及其處理效果，研究結(jié)果表明熔劑組成對(duì)電工鋁合金的凈化效果具有重要的影響，應(yīng)對(duì)其進(jìn)行合理設(shè)計(jì)，從而提高電工圓鋁桿的力學(xué)性能與導(dǎo)電性能；2010年，無錫華能電纜有限公司申請(qǐng)了《一種高導(dǎo)電率硬鋁導(dǎo)線及制造方法》發(fā)明專利，公開了一種高導(dǎo)電率硬鋁導(dǎo)線及其制造方法，該硬鋁線配合中心加強(qiáng)構(gòu)件絞合制造出導(dǎo)電率不小于63%IACS、強(qiáng)度不小于160MPa的高導(dǎo)電率硬鋁導(dǎo)線；2013年，東南大學(xué)申請(qǐng)了《一種高導(dǎo)電率稀土硬鋁導(dǎo)線及制備方法》發(fā)明專利，公開了高導(dǎo)電率稀土硬鋁導(dǎo)線的組分，同時(shí)還公開了該高導(dǎo)電率稀土硬鋁導(dǎo)線的制備方法，主要是選配鋁錠，熔煉，再進(jìn)行硼化、精煉等處理，制得導(dǎo)電率為63%IACS、抗拉強(qiáng)度為160MPa的硬鋁導(dǎo)線。

電工圓鋁桿的生產(chǎn)都是采用連鑄連軋的生產(chǎn)技術(shù)，生產(chǎn)工序主要是鋁合金熔煉、鋁液凈化、鑄錠和軋制。對(duì)于硅含量小于0.08%的鋁液，合適的鐵硅比可以獲得合格的電工鋁產(chǎn)品，在高鐵硅元素含量的鋁液中加入適量的Al－B合金和稀土中間合金可以使產(chǎn)品的力學(xué)性能和導(dǎo)電性能滿足要求。韋良杰等通過二次精煉的方式凈化鋁液，控制合金成分，連續(xù)鑄造是需要澆注溫度、澆注速度與冷卻速度3個(gè)工藝參數(shù)合理匹配的過程，連續(xù)軋制過程中也需要合適的軋制溫度和軋制速度。實(shí)際生產(chǎn)過程中根據(jù)不同電工鋁的型號(hào)將開軋溫度一般設(shè)在480～520℃，終軋溫度為300～360℃。但是，高導(dǎo)電率硬鋁合金材料及相關(guān)導(dǎo)線的制備工藝較復(fù)雜、生產(chǎn)使用成本較高，現(xiàn)有的制備工藝已無法滿足高導(dǎo)電率硬鋁合金的制備要求，具備生產(chǎn)能力的廠家非常少。

為了增加高導(dǎo)電率硬鋁合金導(dǎo)體材料的實(shí)際應(yīng)用性，有必要對(duì)高導(dǎo)電率鋁合金的成分體系及其制備工藝進(jìn)行更為深入系統(tǒng)的研究。因此，發(fā)展高導(dǎo)電率硬鋁合金一方面應(yīng)從調(diào)整鋁合金的成分、控制敏感元素以及添加微量合金元素等方法獲得更加優(yōu)良的高導(dǎo)電率硬鋁合金的成分著手研究，另一方面應(yīng)從優(yōu)化硬鋁合金的制備工藝、簡化生產(chǎn)工藝、降低生產(chǎn)成本的思路進(jìn)行。

國網(wǎng)智能電網(wǎng)研究院電工導(dǎo)體材料項(xiàng)目組按照上述發(fā)展思路，初步對(duì)Al－B－Zr－Re體系硬鋁合金的成分進(jìn)行了摸索。

通過常規(guī)熔煉工藝熔煉后澆鑄成Φ45mm的硬鋁合金錠；合金錠在400℃保溫1h后通過擠壓制成Φ9.5mm的圓桿；硬鋁圓桿在拉絲機(jī)上通過15道次的冷拉拔，最后制備成Φ3.05mm的硬鋁單絲。

從制備的硬鋁單絲性能測(cè)試結(jié)果可以看出，隨著Zr含量增加，硬鋁單絲的導(dǎo)電率降低，抗拉強(qiáng)度增大，延伸率無明顯變化趨勢(shì)，高導(dǎo)電率硬鋁單絲的綜合性能明顯提高。