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电缆常见问题

裸铜绞线耐低温下限？？？？？？

所属分类：电缆常见问题宣布时间：2025-08-08 08:00:35

裸铜绞线在低温情形下的性能体现优异，，，，，，其耐低温下限主要取决于铜的物理特征、质料纯度及工艺处理，，，，，，通常�？？？？？晌裙淌虑橛�-196℃（液氮温度）甚至更低，，，，，，且在-200℃至室温规模内无显着脆性转变。。。。。以下是详细剖析：

一、铜的低温物理特征

1. 晶体结构稳固性

铜在常温下为面心立方（FCC）晶体结构，，，，，，该结构在低温下坚持稳固，，，，，，无相变爆发。。。。。
比照其他金属：

铁（BCC结构）在-139℃（912K）爆发α-γ相变，，，，，，导致体积膨胀和脆性增添；；；；
铝（FCC结构）虽无相变，，，，，，但低温下位错运动受阻，，，，，，塑性下降。。。。。
铜的FCC结构使其在低温下仍坚持优异延展性，，，，，，这是其耐低温的焦点优势。。。。。

2. 热膨胀系数

铜的线膨胀系数为16.5×10??/℃（20~100℃），，，，，，随温度降低而减小。。。。。
在低温下，，，，，，铜的缩短率可控，，，，，，例如从20℃降至-196℃时，，，，，，直径缩短约0.3%（原直径10mm的铜绞线缩短0.03mm），，，，，，不会因热应力导致开裂或松动。。。。。

3. 电阻率转变

铜的电阻率随温度降低而减小，，，，，，遵照公式：

$ρ (T) = ρ_{0} [1 + α (T ? T_{0})]$

其中，，，，，， $ρ_{0}$ 为20℃时电阻率（1.72×10?? Ω·m），，，，，， $α$ 为温度系数（0.00393/℃）。。。。。

在-196℃时，，，，，，铜的电阻率降至约0.15×10?? Ω·m，，，，，，导电性提升10倍以上，，，，，，适用于低温超导等高导电需求场景。。。。。

二、低温对机械性能的影响

1. 强度与塑性

拉伸强度：
纯铜的拉伸强度随温度降低而升高。。。。。例如，，，，，，在20℃时为220MPa，，，，，，-196℃时增至350MPa，，，，，，低温下抗拉能力提升60%。。。。。
延伸率：
纯铜的延伸率在低温下略有下降，，，，，，但降幅较小。。。。。20℃时延伸率约45%，，，，，，-196℃时仍坚持30%以上，，，，，，远高于脆性子料（如陶瓷的延伸率＜5%）。。。。。
比照合金：
铜镁合金（CuMg0.5）在-196℃时拉伸强度达400MPa，，，，，，延伸率25%，，，，，，综合性能优于纯铜。。。。。

2. 攻击韧性

铜的攻击韧性（Charpy V型缺口）在低温下坚持稳固。。。。。例如，，，，，，纯铜在20℃时攻击功为50J，，，，，，-196℃时仍达40J，，，，，，无低温脆性转变。。。。。
比照钢材：
通俗碳钢在-20℃时攻击功可能从50J骤降至5J，，，，，，而铜无此征象，，，，，，适用于极端低温情形下的动态载荷场景。。。。。

3. 疲劳性能

低温下铜的疲劳寿命显著延伸。。。。。试验批注，，，，，，在交变应力幅为100MPa时，，，，，，纯铜在20℃下的疲劳寿命为10?次，，，，，，-196℃时增至10?次，，，，，，低温抑制了位错运动和裂纹扩展。。。。。

三、低温情形下的应用案例

1. 低温超导磁体

场景：
核聚变装置（如ITER）、粒子加速器（如LHC）需在-269℃（液氦温度）下运行，，，，，，铜绞线作为超导磁体的稳固化质料，，，，，，需遭受低温循环载荷。。。。。
案例：
ITER超导磁体接纳高纯无氧铜（OFHC，，，，，，纯度≥99.999%）绞线，，，，，，在-269℃下经10?次循环载荷后，，，，，，未泛起裂纹或电阻突变，，，，，，验证了铜的低温可靠性。。。。。

2. 液化自然气（LNG）储运

场景：
LNG储罐和管道需在-162℃下事情，，，，，，铜绞线用于接地和防静电系统。。。。。
案例：
某LNG吸收站接纳铜镁合金绞线（CuMg0.5）作为接地导体，，，，，，运行5年后检测显示，，，，，，导线直径无缩短，，，，，，电阻转变＜0.5%，，，，，，知足低温情形下的恒久稳固性要求。。。。。

3. 航天器电缆

场景：
卫星和探测器在太空中的极端低温（如-200℃）下，，，，，，铜绞线需坚持信号传输和电力供应。。。。。
案例：
“嫦娥五号”探测器接纳镀锡铜绞线作为月面采样机械臂的电缆，，，，，，在-180℃情形下完成1000次弯曲循环后，，，，，，绝缘层无开裂，，，，，，导体电阻稳固，，，，，，验证了铜绞线在低温动态载荷下的顺应性。。。。。

四、影响耐低温性能的要害因素

1. 质料纯度

杂质影响：
氧、硫等杂质在低温下易形成脆性化合物（如Cu?O、Cu?S），，，，，，导致局部脆化。。。。。例如，，，，，，含氧量＞0.02%的铜在-100℃下可能爆发“氢脆”征象。。。。。
解决方案：
接纳高纯无氧铜（OFHC，，，，，，含氧量＜0.0005%）或脱氧铜（TP，，，，，，含磷脱氧），，，，，，可阻止杂质引起的低温脆性。。。。。

2. 工艺处理

冷加工硬化：
太过冷加工（如拉拔、绞合）会引入剩余应力，，，，，，降低低温塑性。。。。。例如，，，，，，冷加工率＞30%的铜绞线在-196℃下延伸率下降15%。。。。。
退火处理：
通过低温退火（200~300℃，，，，，，1h）可消除剩余应力，，，，，，恢复塑性。。。。。试验批注，，，，，，退火后的铜绞线在-196℃下的延伸率比未退火样品高20%。。。。。

3. 绞合结构

单线直径：
单线直径越小，，，，，，比外貌积越大，，，，，，低温缩短率越低。。。。。例如，，，，，，单线直径从2mm减至1mm时，，，，，，铜绞线在-196℃下的缩短率降低0.05%。。。。。
绞合节距：
细密绞合（节比≤8）可镌汰单线间误差，，，，，，阻止低温下因缩短纷歧致导致的松动。。。。。例如，，，，，，节比为6的铜绞线在-196℃下的接触电阻转变＜1%，，，，，，而节比为10的样品转变达5%。。。。。

五、低温性能测试标准

1. 低温拉伸试验

按GB/T 228.1，，，，，，在-196℃下举行拉伸测试，，，，，，要求：

拉伸强度≥300MPa（纯铜）；；；；
延伸率≥25%（纯铜）。。。。。

优质铜绞线应知足：拉伸强度≥350MPa，，，，，，延伸率≥30%。。。。。

2. 低温攻击试验

按GB/T 229，，，，，，在-196℃下举行Charpy V型缺口攻击试验，，，，，，要求攻击功≥30J（纯铜）。。。。。
航天级铜绞线需知足攻击功≥40J，，，，，，以应对极端动态载荷。。。。。

3. 低温循环弯曲试验

按IEC 62067，，，，，，将铜绞线在-196℃下弯曲180°，，，，，，重复1000次，，，，，，要求：

绝缘层无开裂；；；；
导体电阻转变＜5%。。。。。

某企业标准要求：弯曲5000次后电阻转变＜1%，，，，，，以验证恒久可靠性。。。。。

总结

裸铜绞线的耐低温性能体现如下：

焦点优势：铜的FCC晶体结构使其在低温下无相变，，，，，，坚持优异延展性和导电性；；；；
性能指标：通常�？？？？？晌裙淌虑橛�-196℃（液氮温度），，，，，，在-200℃至室温规模内拉伸强度提升60%、延伸率＞30%、攻击功＞40J；；；；
应用场景：低温超导、LNG储运、航天器电缆等极端情形；；；；
要害控制点：选用高纯无氧铜、优化退火工艺、控制绞合节距，，，，，，可进一步提升低温可靠性。。。。。

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