一种高导电率铝合金杆材及其制备方法技术

本发明专利技术涉及一种高导电率铝合金杆材及其制造方法，属于铝合金制备加工领域。合金材料由以下重量百分比的元素组成：铁0.4～1.0％，稀土元素镧0.02～0.2％，钛0.01～0.04％，硼0.002～0.008％，硅≤0.08％，铜≤0.08％，镓≤0.08％，镁≤0.08％，锌≤0.08％，锰≤0.08％，余量为铝。其制备方法为：将铝合金锭熔化→调节熔体温度至740℃～780℃→加入其他合金元素→充分搅拌熔体后进行净化处理→在线细化→轮式连铸→轧制成杆→对合金杆材进行退火处理。本发明专利技术制得的铝合金材料具有优异的导电性能及力学性能，其导电率≥63.5％IACS，抗拉强度≥83MPa，屈服强度≥52MPa，伸长率≥42％。该技术提供的高导电率铝合金材料在电力行业具有巨大的应用前景。

A high conductivity aluminum alloy rod and its preparation method

【技术实现步骤摘要】
一种高导电率铝合金杆材及其制备方法
本专利技术涉及一种高导电率铝合金杆材及其制造方法，具体地说是一种导电率≥63.5％IACS，抗拉强度≥83MPa，屈服强度≥52MPa，伸长率≥42％的铝合金导体及其制造技术，属于铝合金制备加工领域。
技术介绍
铝及铝合金具有质量轻、耐腐蚀、比强度高以及优异的导电性等优点，在电力运输方面具有极大的应用前景。19世纪末20世纪初，随着铝材冶炼技术走向成熟，铝材逐渐被人们认识并应用于电力电讯行业中。1910年，日本率先使用全铝导线；随后，美、德等国也纷纷将铝合金导线应用于高压输电线路中；我国对于铝导电材料的研究始于20世纪60年代，经过几十年的发展也取得了一定的成就。近年来，随着电力运输的发展，对铝合金导线的导电性能不断提高。因此，开发高导电铝合金材料，从而满足电力行业对高导电铝合金材料的需求，具有重要的意义。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种高导电率铝合金材料及其制备方法，以满足工业生产中对高导电铝合金材料的需求。为了实现上述目的，本专利技术所采用的技术方案是：一种高导电率铝合金杆材，按重量百分比计，其配方比例如下：铁0.4～1.0％，稀土元素0.02～0.2％，钛0.01～0.04％，硼0.002～0.008％，硅≤0.08％，铜≤0.08％，镓≤0.08％，镁≤0.08％，锌≤0.08％，锰≤0.08％，余量为铝。所述的高导电率铝合金杆材，高导电率铝合金杆材具有优异的导电性能及力学性能，其导电率≥63.5％IACS，抗拉强度≥83MPa，屈服强度≥52MPa，伸长率≥42％。所述的高导电率铝合金杆材，高导电率铝合金杆材中稀土元素为镧。所述的高导电率铝合金杆材的制备方法，该方法包括如下步骤：(1)将工业纯铝放入熔炼炉熔化，调节熔体温度至740℃～780℃，加入除了钛、硼之外的其他合金元素，对合金熔体进行搅拌；(2)对熔体成分进行测试分析及调整，使各元素含量为：铁0.4～1.0％，稀土元素镧0.02～0.2％，硅≤0.08％，铜≤0.08％，镓≤0.08％，镁≤0.08％，锌≤0.08％，锰≤0.08％，余量为铝；(3)以高纯氮气为载体，向铝合金熔体底部吹入重量占铝合金熔体总重量0.2％～0.6％的精炼剂对熔体进行净化处理，净化处理时间为10～15min；(4)铝合金熔体进行净化处理结束后，控制温度在740℃～780℃，静置10～15min，让铝渣漂浮致铝合金熔体表面，并用扒渣器将铝合金熔体表面的渣去除；(5)在740℃～780℃对铝溶液进行保温静置处理，保温时间在30min以上；(6)倾斜炉体，使铝合金熔体经由流槽流向结晶器，并在流槽中部加入占铝合金熔体总重量0.2％～0.8％的Al-5Ti-1B合金杆对铝合金熔体进行在线细化处理，同时通过所述Al-5Ti-1B合金杆进一步调整铝合金熔体中的钛、硼成分为：钛0.01～0.04％，硼0.002～0.008％；(7)对铝合金熔体进行轮式连铸；(8)将铝合金连铸锭轧制成直径为9～10mm的杆材，铝合金锭的进轧温度控制在450℃～550℃，出轧温度控制在300℃～350℃；(9)对铝合金杆在300℃～400℃进行退火处理，处理时间为2～4h。所述的高导电率铝合金杆材的制备方法，在铝合金熔炼过程中，严格控制铝合金熔体中氢含量，将稀土金属加入铝合金熔体前，熔体中氢含量在0.2ml/100gAl以下。所述的高导电率铝合金杆材的制备方法，稀土元素镧的纯度≥99.5wt％。本专利技术的原理如下：本专利技术所述铝合金中加入了稀土元素镧，可通过以下几方面来提高合金的性能。1)对合金熔体能够起到净化作用，去除熔体中氢以及部分杂质元素，减小氢及杂质元素对电子的散射以及材料中的缺陷(如气孔)，从而提高材料的电导率和力学性能；2)对合金中的析出相起到变质作用，分析发现，稀土元素的添加能够改变改变合金中析出相的形态、抑制针状化合物的形成，从而进一步提高材料的电导率和力学性能。3)对基体晶粒起到细化作用，适当稀土元素的添加能够降低α-Al与Al熔体间的界面能，提高α-Al的形核率，从而细化基体晶粒、提高材料的力学性能。由于稀土元素通常具有较高的活性，在其加入铝合金熔体后易与氢、夹杂物等反应，从而减弱稀土的作用。为了减弱熔体中的氢和夹杂与稀土间的反应，在合金制备过程中选用纯度≥99.5wt％的稀土元素镧，且将稀土金属加入铝合金熔体前，确保熔体中氢含量在0.2ml/100gAl以下。本专利技术的优点及有益效果如下：本专利技术制得的铝合金材料具有优异的导电性能和力学性能，其导电率≥63.5％IACS，抗拉强度≥83MPa，屈服强度≥52MPa，伸长率≥42％，在电力运输方面具有极大的应用前景。附图说明图1为按实施例1方法制备的铝合金连铸锭的宏观形貌。图2为按对比例所述方法制备的铝合金连铸锭的宏观形貌。图3为按实施例1方法制备的铝合金连铸锭的基体组织形貌。图4为按对比例所述方法制备的铝合金连铸锭的基体组织形貌。图5为按实施例1方法制备的铝合金中析出相的形貌。图6为按对比例所述方法制备的铝合金中析出相的形貌。具体实施方式在具体实施过程中，本专利技术合金材料由以下重量百分比的元素组成：铁0.4～1.0％，稀土元素镧0.02～0.2％，钛0.01～0.04％，硼0.002～0.008％，硅≤0.08％，铜≤0.08％，镓≤0.08％，镁≤0.08％，锌≤0.08％，锰≤0.08％，余量为铝。本专利技术所述铝合金杆的制备方法为：将铝合金锭熔化→调节熔体温度至740℃～780℃→加入其他合金元素→充分搅拌熔体后进行净化处理→在线细化→轮式连铸→轧制成杆→对合金杆材进行退火处理。以下结合附图及实施例详述本专利技术，但本专利技术的保护范围和应用范围不限于以下实施例。实施例1本实施例中，高导电率铝合金材料的制备方法，其步骤如下：(1)将工业纯铝放入熔炼炉熔化，然后调节熔体温度至760℃，加入除了钛、硼之外的其他合金元素，对合金熔体进行搅拌；其中，添加稀土元素镧的纯度为99.8wt％。(2)对熔体成分进行测试分析及调整；按重量百分比计，高导电率铝合金材料的配方比例如下：铁0.45％，稀土元素镧0.04％，硅0.08％，铜0.06％，镓0.06％，镁0.08％，锌0.06％，锰0.06％，余量为铝；(3)以高纯氮气(体积纯度99.99％)为载体，向铝合金熔体底部吹入重量占铝合金熔体总重量0.2％的精炼剂(按重量百分比计，精炼剂由45％氯化钾+20％氯化钠+34％氟铝酸钾+1％六氯乙烷均匀混合而成)对熔体进行净化处理，净化处理时间为10min；(4)铝合金熔体进行净化处理结束后，控制温度在760℃，静置12min，让铝渣漂浮致铝合金熔体表面，并用扒渣器将铝合金熔体表面的渣去除；(5)在760℃对铝溶液进行保温静置处理，保本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种高导电率铝合金杆材，其特征在于，按重量百分比计，其配方比例如下：铁0.4～1.0％，稀土元素0.02～0.2％，钛0.01～0.04％，硼0.002～0.008％，硅≤0.08％，铜≤0.08％，镓≤0.08％，镁≤0.08％，锌≤0.08％，锰≤0.08％，余量为铝。/n

【技术特征摘要】
1.一种高导电率铝合金杆材，其特征在于，按重量百分比计，其配方比例如下：铁0.4～1.0％，稀土元素0.02～0.2％，钛0.01～0.04％，硼0.002～0.008％，硅≤0.08％，铜≤0.08％，镓≤0.08％，镁≤0.08％，锌≤0.08％，锰≤0.08％，余量为铝。


2.按照权利要求1所述的高导电率铝合金杆材，其特征在于，高导电率铝合金杆材具有优异的导电性能及力学性能，其导电率≥63.5％IACS，抗拉强度≥83MPa，屈服强度≥52MPa，伸长率≥42％。


3.按照权利要求1所述的高导电率铝合金杆材，其特征在于，高导电率铝合金杆材中稀土元素为镧。


4.一种权利要求1至3之一所述的高导电率铝合金杆材的制备方法，其特征在于，该方法包括如下步骤：
(1)将工业纯铝放入熔炼炉熔化，调节熔体温度至740℃～780℃，加入除了钛、硼之外的其他合金元素，对合金熔体进行搅拌；
(2)对熔体成分进行测试分析及调整，使各元素含量为：铁0.4～1.0％，稀土元素镧0.02～0.2％，硅≤0.08％，铜≤0.08％，镓≤0.08％，镁≤0.08％，锌≤0.08％，锰≤0.08％，余量为铝；
(3)以高纯氮气为载体，向铝合金熔体底部吹入重量占铝合金熔体总重量0.2％～0.6％的精炼剂对...

【专利技术属性】
技术研发人员：江鸿翔，赵九洲，何杰，张丽丽，李世欣，郑秋菊，
申请(专利权)人：中国科学院金属研究所，
类型：发明
国别省市：辽宁;21