具有改进的抗蠕变性的铝导体合金制造技术

本公开涉及具有提高的抗蠕变性的铝导体合金，包含所述铝导体合金的铝产品以及其使用方法。在一些实施方案中，所述铝导体合金包含，以重量百分比计：至多约0.10Si；至多约0.5Fe；至多约0.30Cu；约0.02与约0.1之间的Mg；至多约0.04B；并且余量是铝和不可避免的杂质。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】具有改进的抗蠕变性的铝导体合金相关申请和文件的交叉引用本申请要求2016年7月21日提交且整体并入本文的美国临时专利申请62/365,020的优先权。
本公开涉及可用作电导体材料的铝合金。
技术介绍
随着经济在过去几十年发展，对电导体材料的需求已显著增加。8xxx铝导体合金提供显著优点，如低密度、高电导率与重量比以及铜导体的低成本。它们在架空输电和配电中逐步取代铜导体合金。对于铝导体的广泛应用，它们必须满足电气工业中的性质的总体要求，特别是电导率、拉伸强度和抗蠕变性。因此，已经投入了相当大的努力来开发具有高综合性质的铝导体合金。商业纯铝合金的合金化可产生固溶体或单独相，所述固溶体或单独相由于固溶强化和沉淀强化而大大改进拉伸强度。然而，由于溶质原子和沉淀物处的自由电子的增强的散射，电导率可能下降。对于电气应用，在合金设计和开发中发现高电导率与增强的机械性质的有利组合是一项挑战。此外，蠕变性质是铝导体合金中所需的最重要的性质之一。由于焦耳效应，需要铝导体的温度升高和抗蠕变性以避免长期变形。将希望获得在相对低的温度下具有改进的抗蠕变性而基本上不降低其电导率的铝导体合金。可替代地或组合，还将希望获得具有改进的铸造性质的铝导体合金。
技术实现思路
本公开涉及铝导体合金，所述铝导体合金当与具有少于0.1Mg(以重量百分比计)的相应铝导体合金相比时，一旦铸造，就具有改进的抗蠕变性。在第一方面，本公开涉及具有增加的抗蠕变性的铝导体合金。所述铝导体合金包含，以重量百分比计：至多约0.10Si；至多约0.5Fe；至多约0.30Cu；约0.02与约0.1之间的Mg；至多约0.04B；并且余量是铝和不可避免的杂质。在一个实施方案中，所述铝导体合金包含至多约0.05Si。在另一个实施方案中，所述铝导体合金包含约0.3与约0.5之间的Fe。在仍然另一个实施方案中，所述铝导体合金包含约0.15与约0.30之间的Cu，例如至多约0.18Cu。在又一个实施方案中，所述铝导体合金包含至多约0.052Mg或至多约0.025Mg。在又一个实施方案中，所述铝合金包含约0.001与约0.04之间的B。在另一实施方案中，当在100℃下在69MPa负载下测量时，所述铝合金具有1x10-8s-1或更低的二次蠕变速率。在第二方面，本公开涉及一种包含本文所述的铝导体合金的棒。在第三方面，本公开涉及一种包含本文所述的铝导体合金的铝铸造产品。所述铝铸造产品可以是例如线材。在第四方面，本公开涉及一种用于改进包含改性的铝导体合金的铝产品的抗蠕变性的方法，所述改进是与包含第一铝导体合金的相应铝产品相比。概括地说，所述方法包括将Mg与所述第一铝导体合金组合以提供所述改性的铝导体合金。所述第一铝导体合金包含，以重量百分比计：至多约0.10Si；至多约0.5Fe；至多约0.30Cu；至多约0.04B；并且余量是铝和不可避免的杂质。在所述方法中，所述改性的铝合金包含约0.02与约0.1之间的Mg。在一个实施方案中，所述改性的铝导体合金包含至多约0.05Si。在另一个实施方案中，所述改性的导体铝合金包含约0.3与约0.5之间的Fe。在仍然另一个实施方案中，所述改性的导体铝合金包含约0.15与约0.30之间的Cu，例如像至多约0.18Cu。在仍然另一个实施方案中，所述改性的导体铝合金包含至多约0.052Mg。在仍然另一个实施方案中，所述改性的导体铝合金包含至多约0.025Mg。在又一个实施方案中，所述改性的导体铝合金包含约0.001与约0.04之间的B。在又一个实施方案中，当在100℃下在69MPa载荷下测量时，所述改性的导体铝合金具有1x10-8s-1或更低的二次蠕变速率。在第五方面，本公开提供了一种通过本文所述的方法可获得或获得的铝导体合金(也称为改性的铝合金)。在一个实施方案中，所述铝导体合金可呈棒形式。在第六方面，本公开提供了一种用于制备具有改进的抗蠕变性的铝产品的方法，所述方法包括将通过本文所述的方法可获得或获得的本文所述的铝导体合金或本文所述的棒加工成所述铝产品。在第七方面，本公开提供了一种通过本文所述的方法可获得或获得的铝产品。在一个实施方案中，所述铝产品可以是线材。在本公开的背景下，术语“约”是指所列举的数值为在标准实验误差内变化的范围的一部分。附图说明已因此总体上描述了本专利技术的性质，现将参考通过说明方式显示本专利技术的优选实施方案的附图，并且其中：图1a至图1d提供示出合金的颗粒分布的光学显微照片：(a)Al-0.3Fe，(b)Al-0.3Fe-0.29Cu，(c)Al-0.7Fe以及(d)Al-0.7Fe0.18Cu-0.1Mg，其示出沿挤出方向(ED)分布的细小富含Fe的金属间化合物颗粒。图2a和图2b示出随着不同合金的(图2a)Cu(■＝Al-0.3Fe-Cu；●＝Al-0.5Fe-Cu；▲＝Al-0.7Fe-Cu)和(图2b)Mg(■＝Al-0.3Fe-0.18Cu-Mg；●＝Al-0.5Fe-0.18Cu-Mg；▲＝Al-0.7Fe-0.18Cu-Mg)含量增加，亚晶粒大小(μm)的演变。图3a和图3b提供所选择的合金元素对电导率的单独影响(EC，以％国际退火铜标准(IACS)表示)：(图3a)Cu(■＝Al-0.3Fe-Cu；●＝Al-0.5Fe-Cu；▲＝Al-0.7Fe-Cu)和(图3b)Mg(■＝Al-0.3Fe-0.18Cu-Mg；●＝Al-0.5Fe-0.18Cu-Mg；▲＝Al-0.7Fe-0.18Cu-Mg)。图4提供合金Al-0.3Fe-Cu-Mg(■)、Al-0.5Fe-Cu-Mg(●)和Al-0.7Fe-Cu-Mg(▲)的计算的与实验测量的EC(以％IACS表示)之间的相关性。图5a至图5c提供所选择的化学元素对极限拉伸强度(UTS，MPa)的单独影响：(图5a)Cu(▲＝Al-0.3Fe-Cu；●＝Al-0.5Fe-Cu；■＝Al-0.7Fe-Cu)，(图5b)Mg(■＝Al-0.3Fe-0.18Cu-Mg；●＝Al-0.5Fe-0.18Cu-Mg；▲＝Al-0.7Fe-0.18Cu-Mg)以及(图5c)Fe具有线性关系(■＝Al-Fe；●＝Al-0.29Cu-Fe；▲＝Al-0.18Cu-0.1Mg-Fe)。图6提供合金(■＝Al-0.3Fe-Cu-Mg；●＝Al-0.5Fe-Cu-Mg；▲＝Al-0.7Fe-Cu-Mg)的计算的与实验测量的UTS(MPa)之间的相关性。图7提供具有不同Cu和Mg添加的合金的EC(％IACS)和UTS(MPa)分布。箭头示出增加的Cu和Mg添加至它们的相应区域。图8a和图8b提供在100℃和施加的69MPa载荷下测试的具有Cu添加的Al-0.3Fe合金(■＝Al-0.3Fe(基体)；●＝Al-0.3Fe-0.18Cu；▲＝Al-0.3Fe-0.29Cu)的典型压缩蠕变应变(ε)(图8a)和瞬时蠕变速率(图8b)曲线。图9a和图9b提供在100℃和施加的69MPa载荷下测试的具有Mg添加的Al-0.3Fe-0.18Cu合金(■＝Al-0.3Fe-0.18Cu；●＝Al-0.3Fe-0.18Cu-0.025Mg；▲＝Al-0.3Fe-0.18Cu-0.052Mg；▼＝Al-0.3Fe-0本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种具有提高的抗蠕变性的铝导体合金，所述铝导体合金包含，以重量百分比计：至多约0.10Si；至多约0.5Fe；至多约0.30Cu；约0.02与约0.1之间的Mg；至多约0.04B；并且余量是铝和不可避免的杂质。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2016.07.21 US 62/365,0201.一种具有提高的抗蠕变性的铝导体合金，所述铝导体合金包含，以重量百分比计：至多约0.10Si；至多约0.5Fe；至多约0.30Cu；约0.02与约0.1之间的Mg；至多约0.04B；并且余量是铝和不可避免的杂质。2.如权利要求1所述的铝导体合金，其包含以重量百分比计至多约0.05Si。3.如权利要求1或2所述的铝导体合金，其包含以重量百分比计约0.3与约0.5之间的Fe。4.如权利要求1至3中任一项所述的铝导体合金，其包含以重量百分比计约0.15与约0.30之间的Cu。5.如权利要求4所述的铝合金，其包含以重量百分比计至多约0.18Cu。6.如权利要求1至5中任一项所述的铝导体合金，其包含以重量百分比计至多约0.052Mg。7.如权利要求6所述的铝导体合金，其包含以重量百分比计至多约0.025Mg。8.如权利要求1至7中任一项所述的铝合金，其包含以重量百分比计约0.001与约0.04之间的B。9.如权利要求1至6中任一项所述的铝合金，其在100℃在69MPa载荷下测量时具有1x10-8s-1或更低的二次蠕变速率。10.一种棒，其包含如权利要求1至9中任一项所述的铝导体合金。11.一种铝铸造产品，其包含如权利要求1至9中任一项所述的铝导体合金。12.如权利要求11所述的铝铸造产品，其是线材。13.一种用于改进包含改性的铝导体合金的铝产品的抗蠕变性的方法，所述改进是与包含第一铝导体合金的相应铝产品相比，所述方法包括将Mg与所述第一铝导体合金组合以提供所述改性的铝导体合金，其中所述第一铝导体合金包含，以重量百分比计：至多约0.10Si；至多约0....

【专利技术属性】
技术研发人员：陈晓光，潘磊，刘坤，亚历山大·马尔泰斯，布鲁诺·布拉萨，
申请(专利权)人：希库蒂米魁北克大学，
类型：发明
国别省市：加拿大,CA