铜铝复合导体材料的性能及其应用

周 弦

（陕西国防工业职业技术学院，陕西 西安 710300）

我国的社会经济正处于快速发展的时期，社会各个领域的建设对于各类金属原材料的需求正处于快速增长的阶段，铝铜材料在机械材料加工中应用极其广泛，随着现代科技对于金属原材料性能要求的提高，铜铝复合导体材料在相关领域日益发挥着重要的作用，对于铜铝复合导体材料的性能及其应用分析有着深刻的社会意义和理论价值[1]。

1 相关概述

复合导体是将两种不同的导体用机械或冶金方法， 使其复合成一体。 通常是择取各自优点。随着新技术新工艺的不断出现，以铜铝复合导体材料为代表的新型材料解决了很多需要较强的导电性以及对质量要求较高的用料需求[2-5]。当前市面上出现了很多的复合导体的材料，但是以铜铝复合导体最为常用，因此很多企事业单位和研究机构对铝铜复合导体的研究投入了大量的资金和科研力量。当前的铝铜复合导体一般核心部件是由铜和铝制成的，一般表面附着的是铜，里面为铝，融合现代制造工艺，形成符合多种制造需求的铜铝复合导体材料。

这种复合导体材料在性能上表现为以下几方面的内容：首先就是在导电性上，和其它导体材料相比，这种复合导体材料对于外部手段介入的要求很低，导电效果好，具有很好的比较优势。其次就是其质量很轻，和传统的金属导体相比，传统的金属导体铜的质量是该复合导体的质量的一倍，这对于质量要求较高的高科技领域来讲，能够提供更大的效能，当前在航天航空、轨道交通以及微电子领域等，都已经实现了较为广泛的应用，能够很大程度上提升材料的使用效率，提高性价比。最后从经济成本的角度来看，铝铜作为市面上最为常见的导体材料，尤其是铝原料价格相对便宜，能够大幅度降低该复合导体制造成本，这也是铜铝复合导体具有广阔的市场前景的重要原因。

2 铜铝复合导体的性能类型分析

2.1 铜铝复合导体的种类

铜铝复合导体是当前较为常见的导体材料，通过实践证明，当前企业在实际应用中，所采用的铜铝复合导体材料主要分为以下三类：第1 种类型为圆形实心导体，即铜包铝线。该导体的标准已从 2000 年的电子行业标准升格为2012 年的国家标准。根据同轴通信电缆标准的规定，该类型用于直径较细的射频同轴电缆内导体。与此同时，人们还将铜包铝线用于工频电线电缆导体，开发出多种诸如建筑布线、电力电缆、阻燃电缆、控制电缆以及电焊机电缆等电工产品，并在生产和使用的实践中积累了可贵的经验。但铜包铝线在工频线缆产品中的应用至今尚未制定相应标准。第2 种类型为管状导体，即铜包铝管，主要用于直径较粗(φ7.00mm～φ13.10mm)的射频同轴电缆内导体。过去发布的电信行业标准中曾规定使用铜管。在电信行业标准中则规定采用铜包铝管为内导体。近年来我国颁布了GB/T 33952-2017《铜包铝管》国家标准，为较粗射频同轴电缆的生产和应用，提供了可靠的依据。第 3 种类型为矩形导体，主要为应用于电控和配电设备等领域的铜铝复合母线。铜铝复合母线是大截面、承载大电流的导体材料，对其使用性能及可靠性要求很高，生产设备和工艺也较复杂。但以苏州华铜复合材料有限公司为首的多家生产企业，认定了铜铝复合母线代替铜母线的优良特性及其巨大的经济效益和社会效益，在高等院校、科研院所的配合下，对生产设备和工艺、产品的技术特性和质量等方面进行了全方位的试验研究。国内企业历经多年的努力，研制出大截面的铜铝复合母线新产品。以上三种类型的铜铝复合导体能够满足当前大部分铜铝复合导体对于材料性能的要求，随着科技的进步，铜铝复合导体在新领域的应用需要的变化，更多类型的铜铝复合导体需要研发和实践。

2.2 铜铝复合导体的性能

铜铝复合导体的性能和其本身的性质是有着密切的联系的，由于铜铝本身所具有的性质特点，和其它导体材料相比，铜铝复合导体材料的材质具有很强的稳定性，这种稳定性是经过多次的稳定性实验得出的有效结论，也是在众多工程经验中总结出的结论，这种稳定性有助于该复合导体实现大规模的广泛应用[6-9]。其次是从该导体的构成来看，由于铝材料是金属中较轻的优良导体材料，该材料和铜质导体相比，本身就减轻大量重量，综合起来该复合导体能够节约一半的重量。这种性能特点对于能耗要求较高的高科技领域具有很强的适用性，对于航空、交通等领域有着广阔的前景。

3 铜铝复合导体材料的应用与发展

3.1 铜铝复合导体材料的应用分析

铜铝复合导体材料的应用在工程实践中已经得到了大量的应用经验，经过实践证明，铜铝复合导体材料能够在大多数环境条件下实现有效的应用。通过大量的科研院所和企业单位等机构对于该复合导体的新型研究，铜铝复合导体在电力、铁路变压器等设施领域实现了新的功能的应用，很多科研人员加大了对铜铝复合导体的研究力度，通过各种加工工艺的改进，在制造过程中改变制造的环境，使其性能更加稳定，质量更能够适应多样化的工作环境。通过铜铝排使用形式的影响，该复合导体在通信电缆领域的使用也得到了有效的扩张，该复合导体材料在应用中，除了上文分析的材质轻盈、性能稳定等特点以外，该复合导体还具有抗腐蚀性的特点，这种特点对于应用环境复杂恶劣的电线电缆来讲具有独特的优势。同时该导体材料在使用中，经过实验和实践证明，能够有效的起到预防电磁干扰等特点。

当前铜铝复合导体材料的应用还包括汽车领域以及电缆中的使用。汽车作为当今社会人们出行最为重要的交通工具，人们对于汽车的性能要求和性价比追求越来越高，汽车的材质和制造工艺不断地发生新的变化。汽车线束的应用中，能够看出该复合导体也具有十分明显的优势，传统的汽车线束缺乏精准性，经常会出现跳线等问题，在使用了铜铝复合导体以后，能够有效的解决跳线的问题。满足汽车生产工艺对于精准的布局的要求，同时能够大幅度提升压接性能。由于铜铝复合导体自身具有很强的稳定性，因此该复合导体制成的电缆能够满足大工程以及长期使用等工程要求，该导体自身所具有的安全稳定的性能，对于电缆的安全性有了很高的保证。

3.2 铜铝复合导体材料的发展前景分析

铜铝复合导体材料的发展前景是十分广阔的。随着我国制造业转型升级的压力越来越大，我国经济进入到新常态发展阶段，经济转型要求更多的新工艺新制造的产品出现。只有不断提升我国工业制造的质量和科技水平，我国的制造业才能朝着更加健康稳健的道路不断前进。当前我国的制造业发展正在大力实施走出去战略。我国的世界工厂地位越来越巩固，我国制造业的下一步发展是朝着质量发展，迈向高端制造为新的发展目标的。在此背景下，我国的高端制造业想要有所突破，需要在制造的技术和材料工艺有所突破和创新，以铜铝复合导体为代表的新型材料和新型工艺的出现，能够大幅度提升我国制造业的制造水平，增强我国制造业的整体竞争能力。

随着我国在铜铝复合导体的应用和实验的不断加强，铜铝复合导体材料会在越来越多的领域进行拓展，逐步从航空航天、轨道交通以及电力等领域向微电子、新能源、生化工程等越来越多的新领域进行拓展。以汽车产业为代表，当前我国的很多合资汽车生产制造企业或者是国内汽车生产企业，都开始加大对生产材料工艺的研发投入，很多汽车制造企业已经把铜铝复合导体材料作为材料使用的重要研究项目进行公关。随着科研力量的投入越来越多，尤其是国家对于材料工艺的重视，铜铝复合导体的应用和生产制造工艺会更加优化。铜铝复合导体材料的生产成本会不断降低，生产的质量和稳定性会有更为充足的保证，更有利于新型复合导体材料性能的发挥。

4 结论

本文基于铜铝复合导体的性能类型分析，包括铜铝复合导体的种类以及对铜铝复合导体的性能分析，最后提出铜铝复合导体材料的应用与发展，着重分析了铜铝复合导体材料的应用以及发展前景。通过分析可以看出随着科技的发展和进步，铜铝复合导体的生产研发还会进一步发生变化，铜铝复合导体会在将来的生产制造工艺有更多的应用空间。