包括连续合成的铝化钛金属间体复合线材的电力输送电缆

摘要

一种制造线材的方法，所述线材包含在铝化钛金属间体材料的全致密基体中原位形成的氧化铝颗粒，所述方法通过铝和氧化钛的燃烧合成和随后进行的热机械成型。燃烧前的铝可以是单质的、或是含有元素钒、铌、钼或硼中的一种或多种的铝合金。本发明的优选实施方案是包括多个根据本发明制造的线材的电力输送电缆。

权利要求

1.一种制造线材的方法，所述线材包含在完全致密的、燃烧合成的铝化钛基体中原位形成的氧化铝颗粒，所述方法包括以下步骤：(a)将钛氧化物颗粒与熔融铝混合以形成原料：

(b)将所述原料成型为连续线材形式的固体形状；

(c)接合第一机械传送装置，以将所述原料通过第一开口引入气氛受控的隔热的封闭腔室，所述腔室设有包含在其中的第一加热装置；

(d)通过所述第一加热装置向所述原料施加热量来达到并维持至少850℃的温度，以引发并维持铝化钛的燃烧合成反应，从而产生连续线材形式的燃烧合成的铝化钛反应产物；

(e)通过所述腔室外部的第二加热装置施加热量，使得所述燃烧合成的铝化钛线材在其通过第二开口离开所述腔室之后维持在至少1150℃；和(f)使所述加热的燃烧合成的铝化钛线材通过插入在所述腔室和第二机械传送装置之间的一个或多个线材拉伸模头，所述第一和第二机械传送装置的速度之间的关系受到控制，使得所述燃烧合成反应的反应前部维持在所述腔室内，并且通过经过所述模头将足够的力施加至所述燃烧合成的铝化钛线材，以将其横截面减小至少11％至想要的直径。

2.权利要求1的方法，其中钛氧化物颗粒与熔融铝的混合包括混合直径小于30微米的氧化钛颗粒。

3.权利要求2的方法，其中氧化钛颗粒具有小于3微米的直径。

4.权利要求2的方法，其中氧化钛颗粒具有小于0.3微米的直径。

5.权利要求1-4中任一项的方法，其中熔融铝的温度是680至780℃。

6.权利要求1-4中任一项的方法，其中熔融铝的温度是700至720℃。

7.权利要求1-4中任一项的方法，其中步骤(a)的原料包含44.1-44.6重量％的铝和

55.4-55.9重量％的氧化钛。

8.权利要求1-4中任一项的方法，其中步骤(a)的原料包含41.1-41.6重量％的铝、

53.4-53.9重量％的氧化钛和浓度为4.5-5.0重量％的钒、铌、钼和硼中的一种或多种元素。

9.根据权利要求1-8中任一项制造的线材，其包含在完全致密的、燃烧合成的铝化钛基体中原位形成的氧化铝颗粒。

10.权利要求9的线材，其中原位形成的原位形成的氧化铝颗粒的直径小于1微米。

11.一种电力输送电缆，其包括权利要求9-10中任一项的一个或多个线材。

12.权利要求11的电力输送电缆，其还包括外部导体层。

说明书

包括连续合成的铝化钛金属间体复合线材的电力输送电缆

技术领域

[0001] 本发明涉及制造在完全致密的铝化钛金属间体(intermetaillic)的基体中均一分布的、原位形成的氧化铝颗粒的线材(wire)形式的燃烧合成的复合材料的方法。

背景技术

[0002] 铝化钛金属间体基体复合物(TA-IMC)材料提供相比常规合金和其他复合材料优异的性质。TA-IMC材料具有低密度(3.4-3.7g/cc)、高弹性模量(170-210GPa)、高耐磨性和高达900℃的操作温度。相比常规的钢和铝合金，TA-IMC材料提供较大的比强度和比弹性模量。相比常规的连续纤维复合物，例如陶瓷纤维增强的铝和碳、或玻璃纤维增强的聚合材料，TA-IMC材料由于其各向同性的性质提供显著更大的延展性和极佳的横向性质。相比这些其他的常规材料，TA-IMC材料还提供显著更高的操作温度，并且不易受与聚合复合物相关的环境问题，例如由暴露于湿气、热和紫外辐射所致的腐蚀、降解和分层的影响。

[0003] 金属间体是一种金属合金，其中至少两种组分金属的组成被认为是中间范围，产生通过两种金属原子类型的有序结构形成的固相结晶材料。最常用的铝化钛金属间固相为TiAl、TiAl3和Ti3Al，并且由于其优良的机械性能，优选的相为TiAl。取决于组成，为主的TiAl金属间体还可以含有痕量的TiAl3和Ti3Al。TiAl金属间相通常由希腊字母γ表示。将其中钛为该组合物大约20-80重量％的相视为中间范围，并且最优选的是59-65重量％的钛的组合物。铝化钛金属间体复合材料由铝化钛金属间基体组成，铝化钛金属间基体通过一些其他材料，通常是陶瓷或金属氧化物，例如氧化铝(Al2O3，铝氧)增强。增强材料可以呈颗粒、短纤维或晶须、或连续纤维的形式。可以通过铝(Al)和二氧化钛(TiO2，钛氧化物(titania))燃烧反应而得到TiAl和氧化铝，来生产含有原位形成的氧化铝颗粒的铝化钛金属间体复合材料。铝和钛氧化物之间的燃烧合成反应已知起始于大于850℃的温度。

[0004] 尽管它们有许多优点，但已知TA-IMC材料的缺陷阻碍它们在许多工程得到应用。在完全致密的形式中，主体TA-IMC材料的机械和物理性质是优异的；然而，由于在燃烧合成反应期间铝和钛氧化物转变为铝化钛和氧化铝所导致的晶体致密化，所以会产生大量的空隙内容物或孔隙。所得的空隙内容物对TA-IMC材料的机械和物理性质具有显著不利的影响，使其以该状态不可用于实际的工程应用。消除燃烧合成的TA-IMC材料中的孔隙的已知方法是制造陶瓷预成型体，其含有与碱金属钛酸盐，例如化学式为Li2TiO3的钛酸锂的颗粒组合的钛氧化物颗粒。然后，用熔融铝渗透刚性且多孔的陶瓷预成型体而形成燃烧前的材料。在远高于铝的熔融温度的温度下自发地发生后续燃烧合成反应期间，钛酸锂被熔融铝化学还原而形成化学式为LiAlO2的铝酸锂。该方法产生比钛酸锂的密度更低的铝酸锂密度导致的体积膨胀，其进而在燃烧合成期间以足以消除空隙形成的程度抵消铝化钛的致密化。然而，碱金属，例如锂已知是高腐蚀性的，并且含有碱金属的TA-IMC材料不能经受与电能输送电缆相关的高电压、高应力和高温条件。此外，通过包含刚性且多孔的陶瓷预成型体的燃烧前的材料生产TA-IMC材料的方法完全不适于线材的连续制造。

[0005] 虽然铝化钛金属间合金是已知的，但由于生产合金所需的钛金属和冶金工艺的高成本，就制备用于电力输送电缆的线材而言，这些材料成本过高。相反，燃烧合成的TA-IMC材料是使用低能量、低成本工艺，并利用铝金属和钛氧化物形式的低成本原料来生产的。

[0006] 鉴于上文所述，存在对于完全致密的TA-IMC材料的需求，所述材料使用低成本工艺和低成本原料，但不使用刚性的陶瓷预成型体或碱金属钛酸盐来生产，并且其在高电压、高应力和高温条件下具有极佳的机械和物理性质。特别地，存在对用于电能输送电缆的TA-IMC线材的需求，所谓线材在负载条件下不具有长期腐蚀和降解的问题，并且可抵御不利的环境要素，例如湿气和紫外辐射。

发明内容

[0007] 本发明涉及燃烧合成的TA-IMC材料的线材。本发明的一个优选实施方案涉及从包含单质铝和氧化钛(钛氧化物)的燃烧前原料连续燃烧合成TA-IMC，然后进行热机械成型以消除在燃烧合成的TA-IMC材料中发现的固有孔隙，从而形成完全致密的TA-IMC线材。包含单质铝和钛氧化物颗粒的原料自身呈可以通过常规方式生产的线材形式。原料钛氧化物颗粒可以具有TiO、TiO2、Ti2O3或它们的任何组合的化学组成。

[0008] 在本发明中，原料被连续进料至封闭(enclosed)腔室或反应器中，其中包括加热装置以充分加热一部分连续进料的原料，从而引发Ti-Al燃烧合成反应。维持进料机构的速度，使得原料中的燃烧前部(combustion front)在反应器的范围内维持封闭。因为Ti-Al合成反应是放热的，所以仅需要施加连续保持燃烧反应所需的额外热量。所述反应器腔室可以含有空气或惰性气体的气氛，或可以在燃烧点处，在原料线材的周围施加真空。当燃烧合成的TA-IMC线材离开反应器时，可以施加对于保持热机械成型的最佳的理想温度所需的额外热量。

[0009] 在离开反应器腔室时，将热的TA-IMC线材拉伸通过一个或多个线材成型模头(die)，使得其直径充分降低以消除空隙内容物，赋予Ti-Al晶粒结构的轴向伸长和均一取向的、原位形成的氧化铝颗粒，从而实现沿线材的连续长度的理想机械性质。在高于1150℃的温度下，γ相铝化钛将部分转化为α相铝化钛，并可能转化为一些亚稳定的β相铝化钛，两者均可提高材料的热加工性。此外，可以通过向燃烧前的原料添加各种合金元素而增加在最佳热机械加工温度下存在的α和β相的相对丰度，从而使得在燃烧合成后的金属间合金中，这些元素小于5重量％。这些合金元素包括钒(V)、铌(Nb)、钼(Mo)和硼(B)。最后，本发明涉及多个所述线材以形成组装的电力输送电缆的增强芯体。

[0010] 本发明的TA-IMC线材可用于许多应用。该线材由于其低重量、高强度、高弹性模量、良好电导率、低热膨胀系数、高操作温度、耐腐蚀性和高延展性的组合，所以用于电力输送电缆是特别理想的。用于电力输送电缆的本发明的TA-IMC线材的技术益处和总体实用性是电缆性能对整个发电、传输和分配系统所具有的显著影响的结果。

[0011] 电力输送系统的设计主要由电力输送电缆和支撑结构组成。通过电缆的密度、电缆的数量和电缆的长度或跨度确定支撑结构所需的承载容量。特别地，所述跨度是由电缆连接的两个相邻结构之间的直线距离。对于规定的电压和安培数的一定的电力输送系统设计，包括TA-IMC线材的电力输送电缆具有比包括钢丝芯体的常规电缆更低的密度。此外，包括TA-IMC线材的电缆比包括钢丝的常规电缆的热膨胀性更低，这导致在一定的操作温度下较少的电缆下垂度。在支撑结构的设计中，较低密度的电缆使得可以使用较低负载容量的结构，并且较低的下垂程度使得可以使用较低高度的结构，这两者均降低结构成本，从而向总电力输送系统提供巨大的经济益处。

[0012] 具有较高单位重量的强度，并组合增加的传导率、较低的热膨胀性和高延展性的本发明电力输送电缆提供比常规的钢或复合纤维电缆所可能的更长的电缆跨度的安装能力，并且较低高度和较低机械负载容量的电缆支撑塔也是可能的。此外，根据本发明的TA-IMC线材的高延展性使得可以使用标准安装工具和接头，并且避免已知对于连续纤维型复合材料电缆所出现的增强芯体的灾难性脆性损坏。此外，本发明TA-IMC线材的高电导率和低电阻率改进导体电缆的电气性质和性能，并且起到减少电损耗的作用，从而使为补偿这种损耗而额外发电的需求最小化。

[0013] 当与本领域已知的其他低密度的电力输送电缆(主要是包括连续纤维复合型线材的芯体的电缆)相比时，包含TA-IMC线材芯体的本发明电缆提供额外的优点。主要地，连续纤维复合型线材不显示出沿线材纵向的延展性，因此已知易于发生突然的、灾难性的损坏。与连续纤维型复合材料不同，TA-IMC材料一般为各向同性，并且在所有方向上都显示出延展性和强度。在本发明的热-机械线材拉伸工艺期间发生的TA-IMC材料的晶粒伸长起到使线材纵向上的材料强度最大化的作用。因为TA-IMC线材的各向同性和高延展性，包括这种线材的芯体的电力输送电缆可以使用相同于包括钢丝的芯体的电缆所用的标准工具来接合和安装。

[0014] 从上述公开内容和本发明优选实施方案的以下更详细的说明中，本领域的技术人员将清楚本发明提供金属间体复合线材和电力输送电缆的技术的显著进步。为此特别重要的是，由于TA-IMC线材的低密度、高强度、高弹性模量和低热膨胀系数，本发明可以提供能够在相比用钢丝增强的常规电力输送电缆更高的温度下操作的轻重量的电力输送电缆。本领域技术人员还将清楚相比其他复合材料，由于该线材的高延展性、耐久性和耐腐蚀性和环境降解性，本发明提供了显著优点。从以下提供的详细描述将更好地理解各优选实施方案的其他特征和益处。

附图说明

[0015] 图1显示连续生产包含燃烧合成的铝化钛金属间基体复合物(TA-IMC)材料的线材的设备。

[0016] 图2a、2b、2c和2d是包括含有TA-IMC材料的一个或多个线材的增强芯体的电力输送电缆的实施方案的横截面图。

[0017] 图3是包括多个TA-IMC线材的电力输送电缆的实施方案的横截面图。

[0018] 图4显示从钛氧化物和铝制备原料的步骤，其包括混合钛氧化物与熔融铝和连续浇注原料的步骤。

[0019] 图5显示连续浇注成线材形式的原料的横截面，其说明其中的钛氧化物颗粒的均一分布。

具体实施方式

[0020] 本发明的颗粒增强的铝化钛金属间体复合物(TA-IMC)包含包封在主要为γ-相铝化钛金属间体的基体中的、原位形成的氧化铝(Al2O3)颗粒，其通过在高于850℃的温度下进行的热-引发的自持性放热反应，在以TiO、TiO2或Ti2O3形式的钛氧化物颗粒和以非合金的单质铝或含有一种或多种合金元素钒(V)、铌(Nb)、钼(Mo)和硼(B)的铝合金形式的铝之间合成，其用量使得上述合金元素的组合重量％构成小于5重量％的钛氧化物和铝的燃烧前混合物。

[0021] 本发明的TA-IMC线材通过以下方式生产：将如本文下述所配制的原料引入燃烧合成反应器，加热原料以引发自传播放热化学反应，从而从原料合成TA-IMC，接合第一机械传送装置以将原料以一定速率传送至燃烧合成反应器，使得原料中的反应边界在燃烧合成反应器内维持封闭，通过第二加热装置按需施加额外热量，以在其排出燃烧合成反应器之后保持合成的TA-IMC的温度为至少1150℃的最佳热工作温度，和接合第二机械传送装置以将燃烧合成的TA-IMC拉伸通过单个或一系列线材拉伸模头，从而减小横截面直径，同时使晶粒结构缩小并伸长，以形成连续线材形状的完全致密的TA-IMC。

[0022] 本发明的优选实施方案需要通过将纯铝或合金铝与一种或多种形式的钛氧化物组合而生产的燃烧前的原料。由于其成本低，TiO2形式的钛氧化物是优选的，并且当与纯铝组合时，根据以下反应进行TA-IMC的燃烧合成：

[0023] 3TiO2{s}+7A1{1}→3TiAl{s}+2Al2O3{s}  公式(1)

[0024] 其中{1}表示液相，并且{s}表示固相。

[0025] 公式(1)中所示的反应已知在850℃的温度下发生。根据反应的化学计量，基于4.23g/cc的TiO2密度和2.70g/cc的纯铝密度，完全反应所有铝所需的燃烧前的材料中TiO2的体积分数(V∫)为44.7％。各种方法可以用以生产铝和钛氧化物的燃烧前的原料混合物，包括用熔融铝渗透多孔的钛氧化物预成型体，混合钛氧化物和铝粉、以及将混合物压缩或挤压成具有所需形状的原料，或通过将钛氧化物颗粒直接引入熔融铝，并连续浇注以例如圆柱、棒或线材的连续形状的形式的原料。

[0026] 根据公式(1)，氧化铝也是燃烧合成反应的产物。对公式(1)的燃烧合成反应理想的是产生均一分布在燃烧合成的TiAl材料中的均一大小的颗粒形式的氧化铝。直径小于10微米(μm)的氧化铝颗粒对TiAl金属间体复合物的机械性能是有利的，小于1μm的粒径是优选的，并且小于50纳米(nm)是最优选的。本发明中已发现，钛氧化物的粒径和制备原料时混合钛氧化物颗粒与铝的方式影响燃烧合成的TA-IMC基体中的原位形成的氧化铝颗粒的粒径和粒径分布。

[0027] 在本发明的优选实施方案中，理想的是使引入原料混合物中的氧化的铝表面的量最小化，这是因为这种氧化导致在最终的TA-IMC中具有不理想的粒径(即大于10μm)的氧化铝颗粒。因此，生产燃烧前原料的优选方法是将优选粒径的钛氧化物颗粒直接混合入熔融铝中。直径小于30微米(μm)的钛氧化物颗粒是有利的，小于3μm的粒径是优选的，并且小于0.3μm是最优选的。纯铝的熔融温度为660℃，因此，熔融铝应该处于660℃至850℃的温度范围，优选范围为680℃至780℃，并且最优选范围为700℃至720℃。在该温度范围内，可以将优选粒径的钛氧化物颗粒混合入熔融铝，而不引发TA-IMC燃烧反应。此外，将温度维持在高于铝的熔点，且在TA-IMC燃烧合成反应的引发温度以下使得可均匀且一致地分散熔融铝中的钛氧化物颗粒，其在连续浇注成原料线材的优选形式时，产生钛氧化物颗粒均匀分布的燃烧前的原料线材。原料中钛氧化物颗粒分布的均匀性和均一性产生在燃烧合成反应期间将原位形成的具有理想粒径的固相Al2O3颗粒。

[0028] 图4显示本发明的制备原料的优选方法，其包括以下步骤：将铝加热至高于其熔点的700℃至720℃的优选温度[44]，引入优选粒径的钛氧化物颗粒[45]，混合以确保钛氧化物颗粒的均匀分布[46]、以及连续浇注[47]以产生连续的圆柱形或线形的原料[48]。

[0029] 图5显示原料[49]的横截面，显示出其中钛氧化物颗粒[50]的均一分布。

[0030] 在本发明的优选实施方案中，在制备燃烧前原料期间或之后将合金元素加入铝，这是因为已发现，通过添加本文特定的某些合金元素改进燃烧后合成的TA-IMC在高于900℃的温度下的热加工性。热加工性的改进是从γ相TiAl至α和β相的固态相变的结果。在用于热机械加工的1150℃的优选温度下，γ相铝化钛转化为α相铝化钛和一些亚稳定的β相铝化钛，所述α和β相均提高材料的热加工性。此外，通过向原料中所用铝添加钒(V)、铌(Nb)、钼(Mo)和硼(B)中的一种或多种合金元素，增加在优选的热-机械加工温度下存在的α和β相的相对量，这些元素在原料中小于5重量％。

[0031] 在图1所示的本发明优选实施方案中，使用机械传送装置10将连续线材形式的含有钛氧化物、铝和任何理想的合金元素的固相燃烧前原料12引入封闭腔室或反应器，其中根据公式(1)发生燃烧合成反应。在优选实施方案中，将燃烧前原料12竖直朝下地进料通过孔而送入反应器14的顶部。

[0032] 该反应器包括封闭容器，其具有中心腔室16，所述中心腔室具有根据其中轴定位的用于引入原料12和抽出燃烧合成的TA-IMC26的上部孔14和下部孔18。反应器腔室16中所包括的是加热装置24和隔热装置，所述隔热装置呈位于中心的中空包裹(containment)圆柱20的形式，其用于保持放热的燃烧合成反应产生的热量。当新原料被进料入反应器时，加热装置24起到引发和连续保持燃烧合成反应的作用。热源可以为任何常规类型，并且在优选实施方案中，热源能够狭窄地将热能聚焦在原料上或其内的一点处，热源例如是电阻加热元件、微波发射器、电弧或等离子体弧、或感应装置。包裹圆柱20包含非反应性的高温陶瓷耐火材料，例如氧化铝或氧化锆，其被设计成使得包裹圆柱的内径与原料的外径相似，从而使得原料可以最少的摩擦通过包裹圆柱。该反应器包括用于控制反应器内的气氛的额外装置，并构造成使得反应器腔室内的气氛可以是环境空气或惰性气体，或使得反应器腔室可以被抽空22。在优选实施方案中，腔室气氛为惰性气体气氛，并且最优选的气体为氩气。反应器腔室内的惰性气体气氛的目的是使来自燃烧合成反应期间被引入TA-IMC材料的环境气氛的污染的可能性最小化，并特别地为了防止环境氧气影响氧化铝的粒径。虽然在图1的优选实施方案中显示出反应器的竖直取向，但反应器取向并不限于任何特定的取向。

[0033] 将原料引入图1所示的反应器中，施用热源24将固定原料的不连续部分加热至高于850℃的温度，从而引发根据公式1的燃烧合成反应，产生连续线材形式的TA-IMC反应产物。当燃烧合成反应前部沿竖直取向的原料的长度朝上移动时，接合第一传送装置10，使得新原料以等于燃烧反应前部行进通过原料的速率连续引入反应器中，使得燃烧反应前部保持在反应器内的固定位置。

[0034] 在图1中所示的优选实施方案中，在燃烧合成的TA-IMC离开反应器之后向其施加热机械处理，以将其体积减小11％或更多，消除孔隙性，并且伸长铝化钛金属间基体的晶粒，从而产生高拉伸强度的完全致密的TA-IMC线材。在燃烧合成的TA-IMC材料排出反应器之后，通过第二加热装置(未显示)将其加热到至少1150℃,并同时在此温度下通过穿过单个线材拉伸模头或一系列线材拉伸模头30的第二机械传送装置34将其拉伸。各线材拉伸模头30包括锥形孔32，TA-IMC材料被拉伸穿过锥形孔32。孔32的最小直径必须小于被拉伸穿过孔32的TA-IMC线材的直径，以限制并减少线材的横截面积。在优选实施方案中，使用一系列模头30，各连续模头具有直径逐渐变小的直径孔32，从而可以实现TA-IMC线材的理想直径，而在模头中的最大材料应变点处不超过TA-IMC线材的最大强度。根据线材理想的最终直径、所有空隙内容物的去除和理想的晶粒伸长而选择原料的直径。确定系列中的各个模头的最小孔直径和模头的数量，以使得TA-IMC材料在其最佳的热工作温度下塑性变形，使得各模头施加至线材的机械应力量插入TA-IMC材料的屈服强度和极限强度之间。

[0035] 如上所述，当用于电力输送电缆时，本发明的TA-IMC线材提供显著的益处。在一个实施方案中，电力输送电缆包括由一个或多个本发明的TA-IMC线材形成的导电芯体。该芯体被多个铝或铝合金的线材包裹。许多电缆芯体和包裹构造是电缆领域已知的。例如，如图2a中显示的电缆的横截面所示，电力输送电缆的一个实施方案可以是1个TA-IMC线材38a的a a a
芯体36 ，其由18个铝或铝合金的线材42包裹40 。本发明的一个可选实施方案，如图2b显示的电力输送电缆的横截面所示，其中电力输送电缆包括7个TA-IMC线材38b的芯体36b，芯体
36b由12个铝或铝合金线材的40b包裹。图2c显示本发明的第三实施方案，其显示各种电缆构造变化中的一个，其包括7个TA-IMC线材38c的芯体36c，芯体36c由30个的铝或铝合金线材c c d d
42包裹40 。最后，图2d显示包括一种电力输送电缆，其包括19个TA-IMC线材38的芯体36 ，芯体36d由18个铝或铝合金的线材42d包裹40d。TA-IMC线材相对于整个电缆的重量百分比将取决于电缆设计所需的总电气特性。电缆的包裹线材可以是电力输送电缆领域已知的各种材料的任一种，其包括但不限于1350Al合金或6201Al合金。在本发明的另一个实施方案中，如图3所示，可以构建包括多个TA-IMC线材44的电力输送电缆。

[0036] 在以下取自原始提交的权利要求书文本的段落中也描述了本公开的设备和方法。

[0037] 一种制造线材的方法，所述线材包含在完全致密的、燃烧合成的铝化钛基体中原位形成的氧化铝颗粒，所述方法包括以下步骤：a.混合钛氧化物颗粒与熔融铝而形成原料；b.将所述原料成型为连续线材形式的固体形状；c.接合第一机械传送装置，以将所述原料通过第一开口引入气氛受控的、隔热的封闭腔室，所述腔室设有其中所包括的第一加热装置；d.通过所述第一加热装置向所述原料施加热量，其量足以引发并维持铝化钛燃烧合成反应，从而产生连续线材形式的燃烧合成的铝化钛反应产物；e.通过所述腔室外部的第二加热装置施加热量，使得所述燃烧合成的铝化钛线材在其通过第二开口离开所述腔室之后被加热到至少1150℃；和f.使所述加热的燃烧合成的铝化钛线材通过插入所述腔室和第二机械传送装置之间的一个或多个线材拉伸模头，所述第一和第二机械传送装置的速度之间的关系受到控制，使得所述燃烧合成反应的反应前部维持在所述腔室内，并且通过经过所述模头将足够的力施加至所述燃烧合成的铝化钛线材，以将其横截面减小至理想的直径。

[0038] 在前述段落描述的方法中，其中：使直径小于30微米的TiO2形式的钛氧化物颗粒在700至720℃温度下与熔融铝混合，以产生步骤(a)的原料；或步骤(a)的原料包含44.1-44.6重量％的铝和55.4-55.9重量％的TiO2；或步骤(a)的原料包含41.1-41.6重量％的铝、
53.4-53.9重量％的TiO2和含量为4.5-5.0重量％的钒、铌、钼和硼中的一种或多种元素；或步骤(c)的腔室中的气氛为氩气。

[0039] 一种制造线材的方法，所述线材包含在完全致密的、燃烧合成的铝化钛基体中原位形成的氧化铝颗粒，所述方法包括以下步骤：a.在700至720℃的温度下混合53.4-53.9重量％的直径小于30微米的TiO2颗粒、41.1-41.6重量％的铝和含量为4.5-5.0重量％的钒、铌、钼和硼中的一种或多种元素以形成原料；b.将所述原料成型为连续线材形式的固体形状；c.接合第一机械传送装置以将所述原料通过第一开口引入隔热的封闭腔室，其含有氩气气氛，并设有其中所包括的第一加热装置；d.通过所述第一加热装置向所述原料施加热量以实现并维持至少850℃的温度，以引发并保持铝化钛的燃烧合成反应，由此以连续线材形式生产燃烧合成的铝化钛反应产物；e.通过所述腔室外部的第二加热装置施加热量，使得所述燃烧合成的铝化钛线材在其通过第二开口离开所述腔室之后维持在至少1150℃的温度下；和f.使所述加热的燃烧合成的铝化钛线材通过插入所述腔室和第二机械传送装置之间的一个或多个线材拉伸模头，所述第一和第二机械传送装置的速度之间的关系受到控制，使得所述燃烧合成反应的反应前部维持在所述腔室内，并且通过经过所述模头将足够的力施加至所述燃烧合成的铝化钛线材，以将其横截面减小至少11％至理想的直径。

[0040] 前述段落描述的方法，其还包括在完全致密的、燃烧合成的铝化钛基体中原位形成的氧化铝颗粒。

[0041] 前述段落描述的方法，其中原位形成的氧化铝颗粒的直径小于1微米。

[0042] 一种电力输送电缆，其包括一个或多个根据前述段落制造的线材。

[0043] 一种电力输送电缆，其在前述段落中描述的线材上包括外部导体层。

[0044] 工业应用性

[0045] 根据本发明制造的线材提供优于电力输送电缆中所用的常规线材的显著优点，其中需要单独的高强度、高弹性模量、延展性、高操作温度、电导率和低热膨胀性或它们的组合。