抗软化铝合金材料、抗软化铝合金导线及其制备方法技术

一种抗软化铝合金材料、抗软化铝合金导线及其制备方法，涉及铝合金领域。按质量百分比计，抗软化铝合金材料包括以下成分：Si0.2％‑0.6％，Mg 0.3％‑0.8％，Fe 0.12％‑0.3％，M 0.04％‑0.15％，Y0.01％‑0.06％，Mn、V、Ti和Cr的总含量控制在≤0.01％，余量为Al，其中，Fe与Si的质量比为0.2‑0.8，M由La和Ce组成。基于上述特定的组分及配比，导致该抗软化铝合金材料具有较佳的耐热性能以及抗软化性能，因此，其尤其适用于制作导线，不仅不会显著增加制作成本，同时具有一定的短时高负荷输电能力。

【技术实现步骤摘要】
抗软化铝合金材料、抗软化铝合金导线及其制备方法
本申请涉及铝合金领域，具体而言，涉及一种抗软化铝合金材料、抗软化铝合金导线及其制备方法。
技术介绍
由于冬夏两季根据温度变化，出于降温或取暖需求，此时用电需求急剧增长，电网负荷急剧攀升，此时用电负荷峰值超过常规设计负荷，会对输电线路的安全稳定运行造成一定程度的挑战。众所周知，输电线路的过载会造成线路实际运行温度高于设计运行温度，因此过载运行一定时间后会造成线路材料软化，危及线路安全，常规的耐热产品如Al-Zr系列耐热铝合金导线是目前线路耐高温运行常规解决方案，但其制造价格显著高于普通铝镁硅合金导线，且将Al-Zr系列耐热铝合金导线仅应用于短时高负荷线路则属于过度设计。有鉴于此，特此提出本申请。
技术实现思路
本申请提供了一种抗软化铝合金材料、抗软化铝合金导线及其制备方法，其能够解决至少一个上述技术问题。本申请的实施例是这样实现的：在第一方面，本申请示例提供了一种抗软化铝合金材料，按质量百分比计，抗软化铝合金材料包括以下成分：Si0.2％-0.6％，Mg0.3％-0.8％，Fe0.12％-0.3％，M0.04％-0.15％，Y0.01％-0.06％，Mn、V、Ti和Cr的总含量控制在≤0.01％，余量为Al。其中，Fe与Si的质量比为0.2-0.8，M由La和Ce组成。在上述实现的过程中，通过特定含量的元素M(La和Ce)、Y及Fe，使最终获得的抗软化铝合金材料的组织组成物中具有在α-Al基体内沿晶界、晶内分布的Al-Fe-Si相，以及在α-Al基体内弥散分布的Al-(M、Y)相，提高了其耐热性能，同时保证其在一定时间过载运行下具有较佳抗软化能力，提升线路运行安全性，因此，上述抗软化铝合金材料尤其适用于制作导线。相比于Al-Zr系列耐热铝合金导线，其在普通铝镁硅合金导线的基础上不需要额外添加Zr等元素，仅适当提高M、Y及Fe含量并限定硅铁比等，因此相比于Al-Zr系列耐热铝合金导线有效降低成本，防止过度设计。并且抗软化铝合金材料通过上述Al-Fe-Si相，能够抑制铝合金在高温条件下位错攀移，阻滞再结晶的发生，提高抗软化铝合金材料的抗软化性能；复合添加的M和Y形成的不仅能够形成良好的晶粒细化效果，同时优化合金导电性，且晶界分布的Al-(M、Y)能钉扎于晶界，抑制晶界扩张，对抗热效应下的晶粒长大，强度下降，使抗软化铝合金材料形成更高效的耐热性能。上述Al-Fe-Si相以及Al-(M、Y)相配合，保证抗软化铝合金材料用于制备导线时，在短时过载时具有较佳的耐热性能以抗软化，进而能承受短时高负荷输电需求。在第二方面，本申请示例提供了一种抗软化铝合金导线的制备方法，其包括如下步骤：按抗软化铝合金导线的配方，获得铝液后，在铝液中加入铁源、镁源、硅源、镧源、铈源以及钇源，熔炼，获得铝合金熔体。将铝合金熔体净化，连铸连轧，拉拔，获得铝合金单丝。将铝合金单丝进行第一阶段热处理，绞制，形成抗软化铝合金导线。其中，按质量百分比计，配方包括以下成分：Si0.2％-0.6％，Mg0.3％-0.8％，Fe0.12％-0.3％，M0.04％-0.15％，Y0.01％-0.06％，Mn、V、Ti和Cr的总含量控制在≤0.01％，余量为Al。其中，Fe与Si的质量比为0.2-0.8，M由La和Ce组成。在上述实现的过程中，抗软化铝合金导线的制备方法生产控制简单，操作方便，可保证获得的抗软化铝合金导线的机械及电气性能满足并优于国家标准GB/T23308-2009和欧标BSEN50183，同时能够满足短时高负荷输电需求。在第三方面，本申请示例提供了一种抗软化铝合金导线，其由本申请第二方面提供的制备方法制得。在上述实现的过程中，本申请获得的抗软化铝合金导线，相比于普通铝镁硅合金导线，在不明显升高制作成本的前提下，能够保证抗软化铝合金导线在短时高负荷输电条件下也能够安全稳定运行，防止因过载造成线路材料软化，危及线路安全的问题，相比于Al-Zr系列耐热铝合金导线有效降低成本，同时避免了将Al-Zr系列耐热铝合金导线用于短时高负荷线路导致的过度设计的问题。具体实施方式下面将结合实施例对本申请的实施方案进行详细描述，但是本领域技术人员将会理解，下列实施例仅用于说明本申请，而不应视为限制本申请的范围。实施例中未注明具体条件者，按照常规条件或制造商建议的条件进行。所用试剂或仪器未注明生产厂商者，均为可以通过市售购买获得的常规产品。常见的国、内外工程化应用的铝合金线导线常规运行温度在80℃或90℃，国家标准GB/T23308-2009和欧标BSEN50183规定不同类型的铝合金导线需符合强度电阻率等机械电气性能要求，未见耐热性能要求。因此，开发一种经济性好，能承受一定短时高负荷输电能力且机械电气性能要求满足相关的国家标准GB/T23308-2009和欧标BSEN50183的架空导线材料成为电网安全稳定运行的必然要求。以下针对本申请实施例的抗软化铝合金材料、抗软化铝合金导线及其制备方法进行具体说明：首先，本申请提供一种抗软化铝合金材料，此处的铝合金材料可根据实际的需求不仅可以加工为杆材、铝合金拉丝导线(未绞制的单丝)或绞制处理后的铝合金导线等，还可以根据需求加工为铝合金板材等，在此不做限定。具体地，按质量百分比计，抗软化铝合金材料包括以下成分：Si0.2％-0.6％，Mg0.3％-0.8％，Fe0.12％-0.3％，M0.04％-0.15％，Y0.01％-0.06％，Mn、V、Ti和Cr的总含量控制在≤0.01％，余量为Al。其中，Fe与Si的质量比为0.2-0.8，具体例如述Fe与Si的质量比为0.2、0.3、0.4、0.5、0.6、0.7或0.8等。M由La和Ce组成。具体地，按质量百分比计，M由25％-45％的La，以及55％-75％的Ce组成。基于上述特定的组分及配比，使得抗软化铝合金材料的组织组成物为α-Al基体、在α-Al基体内晶界、晶内分布的Al-Fe-Si相，以及在α-Al基体内弥散分布的Al-(M、Y)相。其中，Al-Fe-Si相能够抑制铝合金位错的攀移，阻滞再结晶的发生，提升铝合金材料抗高温软化能力性能，对铝合金基体形成更高效的耐热性能，并钉扎于晶界，细化晶粒阻碍晶界扩张，改善铝合金抗高温软化能力。也即是，基于上述特定的组分及配比，导致抗软化铝合金材料具有较佳的耐热性能以抗软化，因此，其尤其适用制作导线，具有能够承受一定短时高负荷输电的能力。其次，本申请提供一种抗软化铝合金导线的制备方法，其包括如下步骤：S1、按抗软化铝合金导线的配方，获得铝液后，在铝液中加入硅源、镁源、铁源、镧源、铈源以及钇源，熔炼，获得铝合金熔体。其中，铝液温度为720-750℃。获得铝液的方式可为先获得铝锭，然后将铝锭熔化所得，为了避免杂质的引入，铝锭可采用纯度不小本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种抗软化铝合金材料，其特征在于，按质量百分比计，所述抗软化铝合金材料包括以下成分：/nSi 0.2％-0.6％，Mg 0.3％-0.8％，Fe 0.12％-0.3％，M 0.04％-0.15％，Y 0.01％-0.06％，Mn、V、Ti和Cr的总含量控制在≤0.01％，余量为Al；/n其中，所述Fe与所述Si的质量比为0.2-0.8，所述M由La和Ce组成。/n

【技术特征摘要】
1.一种抗软化铝合金材料，其特征在于，按质量百分比计，所述抗软化铝合金材料包括以下成分：
Si0.2％-0.6％，Mg0.3％-0.8％，Fe0.12％-0.3％，M0.04％-0.15％，Y0.01％-0.06％，Mn、V、Ti和Cr的总含量控制在≤0.01％，余量为Al；
其中，所述Fe与所述Si的质量比为0.2-0.8，所述M由La和Ce组成。


2.根据权利要求1所述的抗软化铝合金材料，其特征在于，按质量百分比计，所述M由25％-45％的La，以及55％-75％的所述Ce组成。


3.根据权利要求1或2所述的抗软化铝合金材料，其特征在于，所述抗软化铝合金材料的组织组成物为α-Al基体、在晶界、晶内生长的Al-Fe-Si相，以及在所述α-Al基体内弥散分布的Al-(M、Y)相；
可选地，所述抗软化铝合金材料包括杆材或导线。


4.一种抗软化铝合金导线的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
按抗软化铝合金导线的配方，获得铝液后，在所述铝液中加入硅源、镁源、铁源、镧源、铈源以及钇源，熔炼，获得铝合金熔体；
将所述铝合金熔体净化，连铸连轧，拉拔，获得铝合金单丝；
将所述铝合金单丝进行第一阶段热处理，绞制，形成抗软化铝合金导线；
其中，按质量百分比计，所述配方包括以下成分：
Si0.2％-0.6％，M...

【专利技术属性】
技术研发人员：洪小红，缪姚军，周峰，徐春建，缪小林，
申请(专利权)人：江苏中天科技股份有限公司，上海中天铝线有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏;32