铝线或将成为新一代主流车用线束线缆

在汽车工业中，因为对节能减排的要求越来越高，轻型线束的需求越来越大，线束减重势在必行。此外，铜价飞涨，这促使汽车工业选择比铜性价比更高的铝作为替代。

虽然，铝线有着低导电率，低抗拉强度，加工性差、表面绝缘氧化膜强等缺点，但铝线应用正越来越多，相关技术与研究也日趋成熟。本文将重点分析铝线汽车线束的各项技术性能，以及线束测试仪在其中的应用。

汽车铝线

用于制造汽车铝线的铝合金要求具有高抗拉强度和高导电性。而纯铝（1060∶99.6%纯度）用于一般工业用途，其电导率高达62% IACS。然而，退火后，它表现出低的拉伸强度为70 MPa（4）。对于汽车线材的应用，有必要通过合金化来提高其抗拉强度。

固溶强化是提高金属抗拉强度的有效措施。然而，这种方法导致电导率明显降低。同时，更大的失配应变（MS）* 3（5）也有望提高金属的抗拉强度。对于汽车线的应用，有必要抑制电导率的降低和提高抗拉强度。因此，如果一个元素在低固溶体量下提供了大量的MS，那么它被认为是有效的合金元素。

通过第一性原理计算，测定了各种铝合金元素的MS值和室温固溶体的最大量。在分析计算结果后，选择Fe作为合金元素（表1）。

进一步研究合金化铁量与Al-Fe合金材料性能之间的关系表明，如果合金化铁的质量百分比为1.5％或更高，性能目标将得以实现（图2）。

表1 MS和固溶体的最大量各种元素的铝合金化

图2 Fe添加量对材料性能的影响

用传统方坯铸造和挤压结晶制备的线材* 5粗Al铁化合物。它们的延展性和可加工性较差。这些线材通过Properzi方法*6生产，在铸造和轧制过程中使用高冷却速率而不再加热。该过程控制该化合物处于良好状态，并保持合金（6）的高延展性。

然而，汽车导线的股直径对于铝线来说是非常小的，范围从0.15到0.5毫米。当铁的质量百分比超过1.2%时，钢丝的可加工性降低，在拉拔和绞合过程中由于加工限制而断丝，如图3所示。

为了解决这个问题，我们寻求一种第二种合金元素，它可以部分取代铁，从而在不影响加工性的前提下提高抗拉强度。

图3 铝单丝断口

由于Al-Fe合金具有较大的余量满足导电性目标，因此允许在一定程度上降低合金的导电性。因此，为了用作第二合金元素，我们选择了MS含量低（对加工性能有不利影响）但固溶体最大量高的元素，尽管电导率有所降低。表1所示元素的比较表明Mg是最合适的。

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