Effect of coating thickness on microstructures and mechanical properties of C/Cu/Al composites

The different copper coatings with thickness varying from 0.3μm to 1.5μm were deposited on carbon fibers using either electroless plating or electroplating method. The coated fibers were chopped and composites were fabricated with melting aluminum at 700℃. The effect of the copper layer on the microstructure in the system was discussed. The results show that the copper layer has fully reacted with aluminum matrix, and the intermetallic compound CuAl2 forms through SEM observation and XRD, EDX analysis. The results of tensile tests indicate that composites fabricated using carbon fibers with 0.7-1.1μm copper coating perform best and the composites turn to more brittle as the thickness of copper coating increases. The fracture surface observation exhibits good interface bonding and ductility of the matrix alloy when the thickness of copper coating is about 0.7-1.1μm.

双辊铸轧工艺制备连续碳纤维增强铝基复合材料的研究

连续碳纤维增强铝基(CCF/Al)复合材料具有高比强度、低密度、良好的传热性以及低热膨胀系数等诸多优良的特性,在航空材料、汽车制造、电子设备和工业生产等领域均具有广阔的应用前景。对连续碳纤维表面涂层的制备方法进行了讨论,并总结了近年来CCF/Al复合材料的主要制备工艺、重要研究成果以及存在的问题;重点阐述了采用双辊铸轧工艺制备CCF/Al复合材料的研究结果,具体包括搭建的实验设备、改性后碳纤维的性能、所制备复合材料的组织结构及强化机理;讨论了该工艺目前存在的主要问题,并对其发展前景进行了展望。

基于光纤传感技术的多股碳纤维复合芯导线隐蔽性缺陷检测

为解决大容量、大跨越输电用碳纤维导线由于隐蔽性缺陷无法检出而导致频繁断线的问题,提出了一种基于光纤传感技术的多股碳纤维复合芯导线隐蔽性缺陷检测方法。该方法通过搭建导线运行环境并模拟导线运行工况,采用基于分布式光纤布里渊散射的时域反射技术,检测碳纤维导线的温度和应变分布情况,并结合光时域反射技术,检测碳纤维导线中光纤的损耗情况。经过综合对比分析,获取可表征多股碳纤维缺陷隐蔽性缺陷的光纤温度、应变、损耗等信号特征量,并构建神经网络模型,将各信号特征量作为模型输入,通过模型训练确定模型内各权系数,使其能够有效地检测多股碳纤维复合芯导线隐蔽性缺陷。实验结果表明,该方法可有效获取各类光纤信号特征量,并且能够准确地检测各类导线隐蔽性缺陷,具有重要的实际应用价值。

电弧喷涂碳纤维增强铝基耐蚀减磨复合涂层研究

目的制备耐蚀减磨性能优异的碳纤维增强铝基复合涂层。方法利用粉芯丝材技术制备碳纤维增强铝基复合粉芯丝材,再利用电弧喷涂技术将制备的复合粉芯丝材制备成复合涂层。对铝基涂层使用SEM、XRD进行微观形貌、物化性能检测,使用摩擦磨损试验机、电化学工作站、中性盐雾试验机等对涂层的摩擦学、耐腐蚀性能等进行检测,综合评价在涂层体系中添加碳纤维对铝基涂层性能的影响。结果添加碳纤维的铝基复合涂层相较于纯Al涂层,其摩擦学性能得到显著提升,摩擦系数由纯Al涂层的~0.4下降至~0.2,磨损率由纯Al涂层的~2.0×10^(-3)mm^(3)/(N·m)下降至~8×10^(-4)mm^(3)/(N·m),相关指标均下降了50%以上。同时,利用扫描电子显微镜观察涂层表面的磨痕及对磨副的划痕,并分析了铝基涂层的磨损机理,结果表明,Al/CFs复合涂层主要以磨粒磨损为主导机制,而纯Al涂层则以粘着磨损为主导机制。通过电化学工作站测试涂层的动电位极化曲线和Bode曲线分析涂层发生腐蚀的趋势,其电化学结果表明,添加碳纤维后不显著影响铝基涂层的耐腐蚀性能。进一步中性盐雾试验结果表明,中性盐雾试验720 h后,铝基涂层均未出现明显的腐蚀产物,涂层展现了优异的耐腐蚀性能。结论利用粉芯丝材技术和电弧喷涂技术可以制备碳纤维增强铝基复合粉芯丝材及其涂层,在不影响原有铝涂层耐腐蚀性能的前提下,添加碳纤维可显著降低复合涂层的摩擦系数和磨损率,使涂层具有耐蚀减磨性能,可拓展铝基涂层在耐蚀减磨领域中的应用。

碳纤维复合芯导线缺陷检测技术现状及进展

碳纤维复合芯导线有着低密度、高强度、高弹性模量、低线损等诸多优点,可以大幅度提升线路的运输容量,但是因为不耐弯折与其他人为因素使得其内部存在各种缺陷,最终导致断线事故的发生,严重危害线路的运行安全。分析了碳纤维复合导线的应用现状,总结了几种碳纤维复合芯导线的常用无损检测技术,针对各种技术的原理和特点进行了分析,简要叙述了相关技术的优点与不足。最后指出碳纤维复合芯导线的无损检测技术依然需要大量的研究工作。

天线罩表面导电涂层的制备工艺及性能研究

为解决由碳纤维复合材料制备的雷达天线罩自身导电性能差、反射能力弱和空间防护能力不高的问题,先通过电弧喷涂技术在Q235钢模具表面制备铝涂层,然后在碳纤维复合材料固化的过程中将其转移至天线罩表面。研究了电弧喷涂时的主要工艺参数对铝涂层孔隙率的影响,得到最佳的工艺参数为:空气压力0.6 MPa,喷涂距离300 mm,喷涂电压28 V。扫描电镜表征和热淬法测试表明,通过上述方法在天线罩表面制备的导电涂层均匀连续,表面致密,无裂纹、空腔和外来夹杂物,结合力良好。

架空导线用纤维增强复合材料芯现状及未来

纤维增强复合材料具有强度高、密度小、低膨胀、耐腐蚀等显著优点,是良好的架空导线加强芯材料。本文梳理了架空导线用纤维增强复合材料芯的发展历程,分析了各类纤维增强复合材料芯的优势和劣势,厘清了各种材料的发展脉络及其技术逻辑,分析了当前纤维增强复合材料研究、应用中的不足,指出了未来研究的关键技术和关注点。

光纤多股集束型碳纤维复合芯导线耐张线夹的研制

针对光纤多股集束型碳纤维复合芯导线的结构特点,采用液压式压接方法开发了配套金具耐张线夹,研究了影响耐张线夹握力和光纤光传输性能的因素。在结构设计上,该耐张线夹的钢锚有光纤通道,芯棒衬管采用多孔结构设计,具有受力均匀,握力大、兼顾光纤保护的突出优势。试验表明压接长度、液压压力、结构尺寸和搭接长度对耐张金具的握力和光纤光传输性能有重要影响,通过优化结构和压接参数,该配套金具可以与导线有效连接,具有较高的握力,且保证芯棒内植光纤的光传输性,这对于光纤多股集束型碳纤维复合芯导线的推广应用具有重要的意义。

碳纤维复合芯电缆国内外技术研发现状及工程应用进展

碳纤维复合芯铝绞电缆是一种容量大、损耗低、节能环保的新型复合芯导线。它具有重量轻、强度大、耐高温、耐腐蚀、线损小、弛度低、热膨胀系数小等一系列优异性能。国外技术研发以美国和日本较为成熟,并在工程实际应用。国内的技术研发近3年取得了突破性进展,部分企业已批量生产,产品已在百余条电网中挂网运行。

架空导线碳纤维复合芯棒的结构、组织和性能分析

为深入了解近年研发的架空导线用碳纤维增强环氧树脂基复合芯棒的结构、组织和性能,对复合芯棒进行了解剖,借助扫描电镜等仪器设备,观察及分析了复合芯棒的内部结构和组织特征,并同其他常规架空导线的芯棒进行了物理力学性能对比,最后讨论了碳纤维芯棒研究和制备的现状以及存在的问题。架空导线用碳纤维复合芯棒具有自阻尼结构,其重量轻,线膨胀系数小,比强度高。但目前国内商业化生产的芯棒,要完全满足各项性能指标尚存有一些技术障碍,有待今后在技术上进一步完善与突破。

碳纤维复合导线在电网减灾中的应用

介绍了自然灾害对电力系统安全运行的危害;阐述了碳纤维复合导线的特性和减灾的作用。表明与传统导线相比,碳纤维复合导线除了具有质量轻、耐高温、载流量大、弧垂度低等优良特性外,还具有抗冰雪、抗腐蚀、抗风灾等一系列优良特性,这使得碳纤维复合导线在抵御自然灾害中表现出色,其推广应用将成为必然趋势。

ACCC在输电线路改造中应用的技术经济分析

结合我国220 kV改造线路的典型参数,分析了应用型线同心绞碳纤维复合材料芯软铝绞线(ACCC,JLRX/T)的技术经济性及其优点,并调研了其在国内外的应用情况。分析结果表明:ACCC的应用从技术上讲是可行的,从经济上讲是合理的;ACCC的出现为解决线路增容和减少输电走廊等问题提供了一种新的途径。

碳纤维复合芯导线全寿命周期年费用法的选型研究

碳纤维复合芯导线具有重量轻、载流量大、弧垂小、节约杆塔费用以及减小占地面积等一系列优点,但基于碳纤维复合芯导线输电线路全寿命周期成本计算的模型尚未形成,本文以实际工程为例,运用计算模型对不同选型方法的碳纤维复合芯导线全寿命周期年费用进行计算,并与对应规格的钢芯铝绞线进行比较分析,得出有利于充分发挥碳纤维复合芯导线优势的导线选型方法,为工程设计和决策提供实用和可靠的方法和依据。

碳纤维复合芯导线弧垂计算软件开发及应用

根据线路运行过程中的实际情况,结合传统导线弧垂计算公式推导出了适用于新型碳纤维复合芯导线的弧垂计算公式,并设计开发了相应的弧垂计算软件,通过引入相应参数,计算机就可自动计算出导线的弧垂值,且计算结果准确,降低了劳动强度及人为出错率,为线路设计提供依据,提高了工作效率。

导线增强碳纤维复合材料耐候性能的研究

讨论了碳纤维复合芯使用环境中所受到的紫外线、酸性介质、水等环境因素对其性能的影响,表明碳纤维复合芯受环境影响较为严重,导致其表观颜色发生改变、纤维裸露、力学及耐热性能下降。通过在其表面涂覆一种防护涂层,能够有效地提高碳纤维复合芯的耐候性能,使其在架空导线中发挥更加安全可靠的承载作用。

碳纤维复合芯导线在新建500 kV工程中的应用

以新建500 kV双回线路工程为案例,针对4×JL/G1A-630/45钢芯铝绞线的基本导线方案,选取了7种碳纤维导线,进行了电气性能、机械性能及经济性能分析。采用年费用分析法,计算了碳纤维导线与基本导线年费用平衡时的导线价格比,并研究了年费用平衡点时导线价格比与损耗小时、电价、利率、静态投资的关系。

碳纤维复合芯铝绞线投运后的电晕异常分析

基于河慈4P67、河溪4P68碳纤维复合芯铝绞线(ACCC)在雨天和晴天的不同电晕放电情况,进行了实验室模拟试验,试验结果表明:在干燥情况下,相同截面的ACCC导线比普通钢芯铝绞线(ACSR)的起晕电压高;湿润状态下,相同截面的新ACCC导线比ACSR导线的起晕电压低。

碳纤维表面超声振荡辅助电镀镍涂层工艺及其参数的影响规律

碳纤维增强铝基复合材料具有诸多优良性能,在航空航天以及民用领域有广阔的应用前景。在碳纤维表面电镀镍涂层,可有效改善碳纤维与铝基体的润湿性,并抑制基体对纤维的损伤。镍涂层的质量与改善效果密切相关。通过预氧化处理并结合超声振荡辅助电镀的方法在纤维表面沉积镍涂层,解决碳纤维在电镀过程中因纤维束丝难以分散而出现的"黑心"问题。在此基础上,研究电镀工艺参数对涂层质量的影响规律,并对优化工艺参数后制备的镍涂层与碳纤维的结合强度进行评价。结果表明:使用添加剂可提高镍涂层与碳纤维之间的结合力,当电镀液pH值调整到3~4、电流密度大于0.3 A/dm^2、电镀液温度控制在20~40℃时,所制备的镍涂层均匀致密。

化学镀镍(SCF-Ni)短炭纤维增强铝基复合材料的显微组织与力学性能

利用化学镀技术在短炭纤维(short carbon fiber, SCF)表面镀镍,制备镍层包覆的炭纤维(SCF-Ni)。采用湿混法将不同含量的镀镍短炭纤维(SCF-Ni)与铝硅合金粉(Al-Si)均匀混合,用放电等离子烧结技术(SPS)制备镀镍炭纤维增强铝基复合材料(SCF-Ni/Al-Si复合材料)。通过SEM观察炭纤维和复合材料的组织与形貌;用XRD分析复合材料界面物相,探究SCF-Ni质量分数对复合材料微观结构及力学性能的影响。结果表明,随SCF-Ni含量增加,SCF-Ni/Al-Si复合材料密度下降,硬度增加,室温抗拉强度先升高后降低,在SCF-Ni质量分数为9%时达到最大值152 MPa,较Al-Si基体的抗拉强度(90 MPa)提升了68%。

圆形耐热硬铝合金碳纤维复合芯导线在500kV山区增容改造线路中的推荐分析

浙江电网的林木高度的削减赔偿逐年增加,大大加重了地区输电线路运行维护成本,为减少输电线路下方的林木高度削减次数降低运行成本,同时满足浙江电网的增容需求,浙江电网运行单位要求在增容改造中对已建输电线路更换采用低弧垂导线,以满足增容后不再增加导线弧垂,进而保证导线对树冠的安全距离,结合山区500 kV增容改造工程,对多种低弧垂导线进行特性分析,采用满足工程要求的圆形耐热硬铝合金碳纤维复合芯导线,通过对此种多个型号导线进行载流量、高温弧垂、杆塔荷载、绝缘子金具串强度、悬垂串摇摆角校验及经济比较后,来最终选择此种导线规格参数,经过论证比对后,推荐采用4×JLNR/F1B-375/35圆形耐热硬铝合金碳纤维复合芯导线。