综述：铝及其合金在电导体中的机械和物理性能研究

这篇综述全面分析了用于电导体的铝及其合金的机械、物理和热性能，重点探讨了高导电性(EC)与机械强度(MS)的平衡优化策略，涵盖了1xxx、6xxx和8xxx系列合金的强化机制（如晶粒细化GR、热处理HT）及导电性能调控原理（遵循Matthiessen定律），为电力传输系统的高效导体设计提供了重要指导。

　　

铝导体材料的技术演进与性能突破

结构特征与分类

现代高压输电线路使用的铝导体采用同轴结构设计，核心层承担机械载荷，外层铝线负责电流传输。根据材料组成可分为均质（如AAAC）和非均质导体（如ACSR），其中6xxx系列Al-Mg-Si合金因优异的强度-导电平衡成为研究热点。

合金强化机制与导电性调控

通过添加Zr、Sc等稀土元素(RE)形成Al₃(Zr,Sc)纳米析出相，可实现强度提升（TS达580MPa）而导电性损失最小（保持55%IACS）。研究证实，0.3wt%Ce添加可使Al-0.3Si-0.2Mg合金导电率提升3%，同时硬度增加15HB。晶界工程方面，等径角挤压(ECAP)工艺制备的6101合金展现超细晶结构（400-600nm），获得308MPa抗拉强度和53.1%IACS导电率的优异组合。

热处理工艺创新

两级时效处理（175°C+190°C）可调控β??和β′相比例，Al-0.96Mg₂Si合金经此处理实现硬度与导电率的最佳匹配。连续流变挤压工艺制备的Al-0.16Zr-0.12Sc合金导线，经400°C退火后导电率提升至64.5%IACS，归因于Fe元素从固溶体析出形成Al₁₃Fe₄相。

可持续发展路径

铝导体回收能耗仅为原铝生产的5%，新型Al-Zr-Sc合金在310°C仍保持61%IACS导电率，支持高温环境下的绿色电网建设。通过硼净化技术可降低Ti、V等杂质含量，使1070铝合金导电率提升至65.3%IACS。

未来发展方向

纳米复合导体（如CNT/Al）展现突破性潜力，实验室制备的Al-8.5RE合金经高压扭转(HPT)获得136nm超细晶结构。智能导体领域，具有纳米多孔结构的超疏水铝线可将覆冰附着力降至3.82kPa，同时维持27.86kV起晕电压。这些创新为下一代高能效输电系统提供了材料基础。