一种铁路用稀土铝合金电缆导体及制备方法技术

本发明专利技术属于电缆制造技术领域，特别涉及一种铁路用稀土铝合金电缆导体及制备方法。该铝合金电缆导体中各组分质量百分数为：Fe 0.8～1.2wt％，Cu 0.3～0.8wt％，Zn 0.05～0.1wt％，Zr 0.01～0.05wt％，B 0.01～0.05wt％，Ca 0.02～0.05wt％，稀土0.05～0.1wt％，Si含量小于0.05wt％，余量为Al；其中稀土为镧、镨、铈、钕、钪、钇组成的混合稀土；杂质元素Cr、Mn、V、Ti含量总和小于0.05wt％，其他杂质元素含量均小于0.005wt％。本发明专利技术提供的稀土铝合金导体具有优异的电性能、耐寒热、耐蚀和耐磨性能。

A rare earth aluminum alloy cable conductor for railway and its preparation method

The invention belongs to the field of cable manufacturing technology, in particular to a rare earth aluminum alloy cable conductor for railway and a preparation method thereof. The mass percentage of the aluminum alloy cable conductor is Fe 0.8 ~ 1.2wt%, Cu 0.3 ~ 0.8wt%, Zn 0.05 ~ 0.1wt%, Zr 0.01 ~ 0.05wt%, B 0.01 ~ 0.05wt%, Ca 0.02 ~ 0.05wt%, rare earth 0.05 to 0.05, and the remainder is lanthanum, praseodymium, cerium, Nd and SC. The content of impurity elements Cr, Mn, V and Ti is less than 0.05wt%, and the content of other impurity elements is less than 0.005wt%. The rare earth aluminum alloy conductor provided by the invention has excellent electric properties, cold resistance, heat resistance, corrosion resistance and wear resistance.

【技术实现步骤摘要】
一种铁路用稀土铝合金电缆导体及制备方法
本专利技术属于电缆制造
，特别涉及一种铁路用稀土铝合金电缆导体及制备方法。
技术介绍
随着铁路系统的快速发展，电缆导体材料要求具有轻质、耐寒热、耐蚀、耐磨、高导电率等综合优异性能。铜合金电缆比重大，难以满足敷设线路长，施工难度大的要求，而且我国铜资源匮乏，铜原材料主要依赖进口，线缆工业用铜量巨大，铜价长期保持高位，高昂的价格和巨大的用量给我国电缆工业带来了很大的负担。铝与铜均具有优良的导电性，相对铜而言，铝合金具有更高的比强度，但目前的电工铝强度低，耐寒热、耐蚀、耐磨、抗蠕变性能较差，存在安全隐患，难以满足铁路对电缆的要求。铝合金中添加适量稀土元素对精炼效果具有促进作用，可以有效细化铸态组织，与各种杂质元素形成化合物，消除有害杂质的影响，改善夹杂物形态，净化晶界，提高合金导电性能，形成的金属间化合物作为第二相能增加铝合金强韧性，提高合金力学性能。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种铁路用稀土铝合金电缆导体及制备方法，具体技术方案如下：一种铁路用稀土铝合金电缆导体，所述稀土铝合金电缆导体含有以下化学成分及质量百分比：Fe0.8～1.2％，Cu0.3～0.8％，Zn0.05～0.1％，Zr0.01～0.05％，B0.01～0.05％，Ca0.02～0.05％，稀土0.05～0.1％，Si含量小于0.05％，余量为Al。所述稀土为镧、镨、铈、钕、钪、钇组成的混合稀土。所述稀土铝合金电缆导体中杂质元素Cr、Mn、V、Ti含量总和小于0.05wt％，其他每种杂质元素含量均小于0.005wt％。本专利技术采用硼、钙、稀土元素的复合微合金，与Ti，V，Cr，Mn等有害杂质形成金属化合物，能够消除有害杂质元素，净化合金熔体，减少杂质元素在铝基体中的固溶，提高晶界的洁净度，减少铝导体内部晶格的畸变和电位差，减少电子被散射的概率，提高铝导体的导电性、耐蚀性能；硼、稀土和钙还能细化合金组织，有效控制杂质的形态、尺寸和分布，提高铝导体的强度、韧性和耐磨性。采用锆、钪和钇元素复合微合金，可以细化晶粒，显著提高铝合金再结晶温度和耐寒热性能。所述稀土铝合金电缆导体的制备方法，包括以下步骤：(1)按照铝合金电缆导体设计化学成分，经配料、熔炼、精炼后，浇成铸锭，得到铝合金铸锭；(2)对铝合金铸锭均匀化处理后进行热挤压，得到挤压棒材；(3)在连续挤压机上对挤压棒材进行二次挤压，得到二次挤压棒线材；(4)将二次挤压所得棒线材在拉拔机上进行拉拔，得到稀土铝合金导体；(5)将拉拔所得稀土铝合金导体进行退火热处理；上述方法所得稀土铝合金导体经过绞制，并在外部包裹绝缘保护层，制成电缆。步骤(1)中所述铸锭浇注温度为725℃。步骤(2)中所述挤压温度为480～540℃，挤压比100～200。步骤(3)中所述二次挤压的温度为300～350℃，挤压轮转速为5r/min～10r/min，挤压比5～15。步骤(4)中所述拉拔使用多模拉拔机进行，同时使用润滑剂，润滑剂的温度为10～35℃，拉拔速度为6～10m/s。步骤(5)中所述退火热处理的温度为370～450℃，保温时间4～8h。制备得到的稀土铝合金电缆导体的导电率为58.5～62.3％IACS，抗拉强度为180～225MPa。本专利技术的有益效果为：(1)本专利技术生产的稀土铝合金导体具有优异的电性能、耐寒热、耐蚀和耐磨性能，合金的强度、韧性、导电性能也得到有效提升，是一种可用于铁路的安全、可靠新型铝合金电缆；(2)本专利技术通过大挤压比变形和连续挤压剪切变形，破碎粗大第二相，消除其对导体综合性能影响；制备工艺简单高效，有利于工业化生产。具体实施方式本专利技术提供了一种铁路用稀土铝合金电缆导体及制备方法，下面结合实施例对本专利技术做进一步的说明。实施例1一种铁路用耐寒热、耐蚀、耐磨稀土铝合金电缆导体主要由铁、铜、锌、锆、硼、稀土、钙合金元素，铬、锰、钒、钛杂质元素和其他不可避免的杂质元素及基体铝组成。稀土铝合金电缆导体中各元素质量百分比为：铁0.85％，铜0.45％，锌0.08％，锆0.02％，硼0.015％，镧、镨、铈、钕、钪、钇组成的混合稀土0.06％，钙0.03％，硅元素含量小于0.05wt％，杂质：铬+锰+钒+钛元素含量总和小于0.02wt％，其他每种杂质元素含量均小于0.002wt％，余量为Al。按照如下工艺流程制备稀土铝合金电缆：(1)按上述设计化学成分配料、熔炼、精炼后，然后在浇注温度725℃下浇成铸锭；(2)对铸锭均匀化处理，均匀化温度为520℃，保温时间16h；将均匀化铸锭热挤压成Φ14mm棒材，挤压温度为500℃，挤压比为150；(3)在连续挤压机上将Φ14mm棒材二次挤压成Φ4mm线材，挤压温度320℃，挤压轮转速为9r/min，挤压比13；(4)在多模拉拔机上将二次挤压所得Φ4mm线材拉制成Φ1.6mm的导体，多模拉拔机连续冷拔使用的润滑剂温度为15～35℃，拉拔速度为9.5m/s；(5)将冷拔所得Φ1.6mm导体进行退火处理，退火温度为390℃，保温4.5h；退火后所得稀土铝合金电缆导体性能为：导电率62.1％IACS，抗拉强度195MPa；上述方法所得稀土铝合金导体经过绞制，并在外部包裹绝缘保护层，制成电缆。实施例2一种铁路用耐寒热、耐蚀、耐磨稀土铝合金电缆导体主要铁、铜、锌、锆、硼、稀土、钙合金元素，铬、锰、钒、钛杂质元素和其他不可避免的杂质元素及基体铝组成。稀土铝合金电缆导体中各元素质量百分比为：铁1.05％，铜0.65％，锌0.085％，锆0.04％，硼0.035％，镧、镨、铈、钕、钪、钇组成的混合稀土0.08％，钙0.04％，硅元素含量小于0.03wt％，杂质：铬+锰+钒+钛元素含量总和小于0.02wt％，其他每种杂质元素含量均小于0.002wt％，余量为Al。按照如下工艺流程制备稀土铝合金电缆：(1)按上述设计化学成分配料、熔炼、精炼，然后在浇注温度725℃下浇成铸锭；(2)对铸锭均匀化处理，均匀化温度为525℃，保温时间20h；将均匀化铸锭热挤压成Φ16mm棒材，挤压温度为510℃，挤压比为120；(3)在连续挤压机上将Φ16mm棒材二次挤压成Φ6mm线材，挤压温度335℃，挤压轮转速为7r/min，挤压比7.5；(4)在多模拉拔机上将二次挤压所得Φ6mm线材拉制成Φ2.5mm的导体，多模拉拔机连续冷拔使用的润滑剂温度为10～30℃，拉拔速度为7.5m/s；(5)将冷拔所得Φ2.5mm导体进行退火处理，退火温度为410℃，保温5h；退火后所得稀土铝合金电缆导体性能为：导电率61.3％IACS，抗拉强度205MPa；上述方法所得稀土铝合金导体经过绞制，并在外部包裹绝缘保护层，制成电缆。实施例3一种铁路用耐寒热、耐蚀、耐磨稀土铝合金电缆导体主要铁、铜、锌、锆、硼、稀土、钙合金元素，铬、锰、钒、钛杂质元素和其他不可避免的杂质元素及基体铝组成。稀土铝合金电缆导体中各元素质量百分比为：铁1.15％，铜0.8％，锌0.09％，锆0.045％，硼0.045％，镧、镨、铈、钕、钪、钇组成的混合稀土0.1％，钙0.045％，硅元素含量小于0.03wt％，杂质：铬+锰+钒+钛元素含量总和小于0.02wt％，其他每种杂质元素含量均小于0.002wt％，余本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种铁路用稀土铝合金电缆导体，其特征在于，所述稀土铝合金电缆导体含有以下化学成分及质量百分比：Fe 0.8～1.2％，Cu 0.3～0.8％，Zn 0.05～0.1％，Zr 0.01～0.05％，B 0.01～0.05％，Ca 0.02～0.05％，稀土0.05～0.1％，Si含量小于0.05％，余量为Al。

【技术特征摘要】
1.一种铁路用稀土铝合金电缆导体，其特征在于，所述稀土铝合金电缆导体含有以下化学成分及质量百分比：Fe0.8～1.2％，Cu0.3～0.8％，Zn0.05～0.1％，Zr0.01～0.05％，B0.01～0.05％，Ca0.02～0.05％，稀土0.05～0.1％，Si含量小于0.05％，余量为Al。2.根据权利要求1所述的稀土铝合金电缆导体，其特征在于，所述稀土为镧、镨、铈、钕、钪、钇组成的混合稀土。3.根据权利要求1所述的稀土铝合金电缆导体，其特征在于，所述稀土铝合金电缆导体中杂质元素Cr、Mn、V、Ti含量总和小于0.05wt％，其他杂质元素含量每种均小于0.005wt％。4.权利要求1～3任一项所述稀土铝合金电缆导体的制备方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：(1)按照铝合金电缆导体设计化学成分，熔炼浇注，得到铝合金铸锭；(2)对铝合金铸锭均匀化处理后进行热挤压，得到挤压...

【专利技术属性】
技术研发人员：郭胜利，李德富，樊建中，刘卓辉，赵鲁彬，王斌晓，关磊，张国栋，马静波，周宪宝，
申请(专利权)人：北京有色金属研究总院，中国铁路设计集团有限公司，北京中安远大电缆有限公司，
类型：发明
国别省市：北京,11