一种电力连接金具用WC-Co纳米增强高硅铝合金及其制备方法技术

一种电力连接金具用WC‑Co纳米增强高硅铝合金，其特征在于，所述WC‑Co纳米增强高硅铝合金包括，按质量百分比计的下述组份：3.0～8.0％WC、0.1～2.0％Co、60％～80％Al、10～30％Si,余量为不可避免的杂质。通过添加纳米WC‑Co粉末增强Al‑Si合金的方法有效减少了成分偏析、组织粗化，极大地提高了Al‑Si合金的机械性能，从而保障了电力连接金具的安全性。

【技术实现步骤摘要】
一种电力连接金具用WC-Co纳米增强高硅铝合金及其制备方法
本专利技术涉及一种高硅铝合金增强技术，具体讲涉及一种电力连接金具用WC-Co纳米增强高硅铝合金及其制备方法
技术介绍
现有的特高压送电线路特点是输送量大且长，需经过诸如山地、丘陵等地区复杂地质形貌地区。线路具有导线分裂数多，负荷大和档距大的特点。因此，对电力连接金具提出了耐腐蚀、高可靠、高耐磨等一系列技术指标。目前的连接金具设计思路一般通过提高金具吨位、增大尺寸来保证线路的负载需求。但是增加了生产、运输、施工成本与技术难度。因此，实现金具轻量化并保证金具服役的高可靠性是是未来技术发展趋势。铝合金代替35CrMo、Q345R等传统钢材是实现金具轻量化的一个重要方向。铝合金具有密度低、比强度高的优点，相对传统钢材可实现降重2/3，而且Al元素属于活泼元素，可在表面形成一层致密的Al2O3氧化层，无需防锈处理即可具备优异的防腐蚀性能。现有的高强铝合金主要为5系、6系、7系高强航空铝合金，生产成本高，耐磨性差，不适用与电力连接金具材料的推广应用，是制约轻量化发展进程的一个重要掣肘。在电力连接金具领域，目前的4系Al-Si合金已成为的重要组成部分，4系Al-Si合金可随着Si含量的增加，耐磨性逐渐提高，制造成本相对降低。但是在实际应用中，Al-Si也暴露了一些缺陷。例如，合金抗拉强度相对较弱，并且当Si含量超过15％时会导致显微组织晶粒粗大，从而影响电力连接金具材料机械性能。因此，需要提供一种能够提高Al-Si合金机械性能，同时又质量稳定，经济节能的技术方案。
技术实现思路
本专利技术的目的是通过添加纳米级WC-Co克服Al-Si系合金机械性能具备的缺陷，采用粉末冶金技术增加Al-Si合金中Si的含量，提高Al-Si合金的耐磨性，保证制备的Al-Si合金具有优越的机械性能，本专利技术采用以下技术方案实现的：一种电力连接金具用WC-Co纳米增强高硅铝合金，其改进之处在于，所述WC-Co纳米增强高硅铝合金包括，按质量百分比计的下述组份：3.0～8.0％WC、0.1～2.0％Co、60％～80％Al、10～30％Si,余量为不可避免的杂质；其中，WC粉末的粒度为2～4μm，晶粒度为100-200nm；Co粉末的粒度为1～2μm，Al粉末的粒度为50～75μm，Si粉末的粒度为50～75μm。进一步的，所述WC-Co纳米增强高硅铝合金包括按质量百分比计的下述组份：6.0～8.0％WC、0.2～1.0％Co、72.0～80.0％Al和11.5～18.0％Si；WC粉末的粒度为3μm，晶粒度为200nm,Co粉末的粒度为2μm，Al粉末的粒度为75μm，Si粉末的粒度为75μm.。一种电力连接金具用WC-Co纳米增强高硅铝合金的制备方法，其改进之处在于，该方法包括如下步骤：(1)在保护气氛下球磨所述WC-Co纳米增强高硅铝合金；(2)于经球磨的所述WC-Co纳米增强高硅铝合金粉末加入分散剂；(3)机械混合粉末；(4)模压处理所述机械混合粉末得生坯；(5)高温烧结所述生胚，保温后随炉冷却。进一步的，按质量百分比计，所述的WC-Co纳米增强高硅铝合金粉末包括：70％Al，24.8％Si，5.2％的WC-Co。进一步的，所述的WC为5.0％和Co为0.2％。进一步的，所述的球磨时间为12h，球料比为10:1，球磨速度为200r/min。进一步的，所述的球磨为湿磨，湿磨溶剂选自水、乙醇或煤油。进一步的，所述的机械混合包括混合30-60min后，在300-800MPa下模压1-3min。进一步的，所述的生胚于Ar保护气氛下，在600-800℃下的电炉中烧结3-8h。与最接近的现有技术相比，本专利技术提供的技术方案具有如下优异效果：(1)本专利技术提供通过添加纳米WC-Co粉末增强Al-Si合金的方法有效减少了成分偏析、组织粗化，极大地提高了Al-Si合金的机械性能，其拉伸强度可达到438Mpa，从而保障了电力连接金具的安全性。(2)本专利技术提供的纳米WC-Co粉末的冶金技术使Al-Si合金具有优越的致密度、减少组织间的缺陷，其耐磨性可达到2.3min/mg，相对于普通4系Al-Si合金耐磨性提高约一半，在电力连接金具的耐磨性方面展现了优异的性能特点。(3)本专利技术提供的纳米WC-Co增强Al-Si合金中的Si含量可以达到10～30％,在提高了Al-Si合金机械性能的条件下，还实现了电力连接金具的轻量化，因此本专利技术适于推广应用。(4)本专利技术提供的纳米WC-Co增强Al-Si合金，制作工艺简单，质量稳定，制造成本相对降低，经济节能，有极强的实际操作意义。附图说明图1：本专利技术提供的纳米WC-Co增强Al-Si合金制备工艺示意图。具体实施方式下面将对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。实施例1(1)作为对本专利技术的限定，本专利技术所述的所用WC-Co纳米增强高硅铝合金成分配比为：3.0％WC，0.1％Co，60％Al，36.9％Si,余量为不可避免的杂质。其中，WC粉末的粒度为3μm，晶粒度为200nm,Co粉末的粒度为2μm，Al粉末的粒度为75μm，Si粉末的粒度为75μm.(2)将Al粉末放入球磨机中球磨12h，球料比为10:1，球磨速度为200r/min，并采用高纯Ar气作为保护气氛，用于破坏Al粉表面氧化层，随后按照成分配比将3.0％WC，0.1％Co，60％Al，36.9％Si,在混料机上混合30-60min，均匀混合，然后将机械混合粉末放入模具中进行加压，模压压制压力为500MPa,保压时间为1-3min,放入快速升温电炉中进行烧结，烧结环境在高纯Ar保护气氛下进行，烧结温度为650℃，保温时间为5h，随炉冷却。实施例2(1)所用WC-Co纳米增强高硅铝合金成分配比为：5.0％WC，0.2％Co，70％Al，24.8％Si,余量为不可避免的杂质。其中，WC粉末的粒度为3μm，晶粒度为200nm,Co粉末的粒度为2μm，Al粉末的粒度为75μm，Si粉末的粒度为75μm.(2)将Al粉末放入球磨机中球磨12h，球料比为10:1，球磨速度为200r/min，并采用高纯Ar气作为保护气氛，用于破坏Al粉表面氧化层，随后按照成分配比将5.0％WC，0.2％Co，70％Al，24.8％Si,余量为不可避免的杂质。在混料机上混合45min，均匀混合，然后将机械混合粉末放入模具中进行加压，模压压制压力为500MPa,保压时间为3min,放入快速升温电炉中进行烧结，烧结环境在高纯Ar保护气氛下进行，烧结温度为700℃，保温时间为6h，随炉冷却。实施例3(1)所用WC-Co纳米增强高硅铝合金成分配比为：8.0％WC，0.3％Co，80％Al，11.8％Si,余量为不可避免的杂质。其中，WC粉末的粒度为3μm，晶粒度为200nm,Co粉末的粒度为2μm，Al粉末的粒度为75μm，Si粉末的粒度为75μm.(2)将Al粉末放入球磨机中球磨12h，球料比为10:1，球磨速度为200r/min，并采用高纯Ar气作为保护气氛，用于破坏Al粉表面氧化层，本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种电力连接金具用WC‑Co纳米增强高硅铝合金，其特征在于，所述WC‑Co纳米增强高硅铝合金包括，按质量百分比计的下述组份：3.0～8.0％WC、0.1～2.0％Co、60％～80％Al、10～30％Si,余量为不可避免的杂质；其中，WC粉末的粒度为2～4μm，晶粒度为100‑200nm；Co粉末的粒度为1～2μm，Al粉末的粒度为50～75μm，Si粉末的粒度为50～75μm。

【技术特征摘要】
1.一种电力连接金具用WC-Co纳米增强高硅铝合金，其特征在于，所述WC-Co纳米增强高硅铝合金包括，按质量百分比计的下述组份：3.0～8.0％WC、0.1～2.0％Co、60％～80％Al、10～30％Si,余量为不可避免的杂质；其中，WC粉末的粒度为2～4μm，晶粒度为100-200nm；Co粉末的粒度为1～2μm，Al粉末的粒度为50～75μm，Si粉末的粒度为50～75μm。2.如权利要求1所述的一种电力连接金具用WC-Co纳米增强高硅铝合金，其特征在于，所述WC-Co纳米增强高硅铝合金包括按质量百分比计的下述组份：6.0～8.0％WC、0.2～1.0％Co、72.0～80.0％Al和11.5～18.0％Si；WC粉末的粒度为3μm，晶粒度为200nm,Co粉末的粒度为2μm，Al粉末的粒度为75μm，Si粉末的粒度为75μm.。3.如1～2任一项电力连接金具用WC-Co纳米增强高硅铝合金的制备方法，其特征在于，该方法包括如下步骤：(1)在保护气氛下球磨所述WC-Co纳米增强高硅铝合金；(2)于经球磨的所述WC-Co纳米增强高硅铝合金粉末加入分散剂；(3)机械混合粉末；(4)模压处理所述机械...

【专利技术属性】
技术研发人员：顾建，李冬青，周立宪，刘胜春，张军，司佳钧，刘臻，
申请(专利权)人：中国电力科学研究院有限公司，国家电网有限公司，
类型：发明
国别省市：北京,11