一种高导耐热铝合金导线及其制备方法技术

本发明专利技术提供了一种高导耐热铝合金导线及其制备方法，该铝合金导线包括：Zr 0.03

【技术实现步骤摘要】
一种高导耐热铝合金导线及其制备方法


[0001]本专利技术涉及一种铝合金导线,具体涉及一种高导耐热铝合金导线及其制备方法。

技术介绍

[0002]架空线路输电是电力工业采用的主要输电方式，是电能输送的咽喉，对国民经济具有重大的意义。作为理想的输电线路导线材料，必须具有较高的导电性能、较高的比强度和好的弧垂特性，还要具有较好的抗高温软化能力。耐热铝合金导线是一种性能良好的特种扩容导线，采用大容量耐热铝合金导线进行现有线路扩容改造，在尽量不更换杆塔的原则下，不但能提高线路的输送能力，并且能降低工程的整体造价。但现有的耐热铝合金导线综合性能差(导电率≤61％IACS(20℃)，耐热温度≤120℃)，使线损增加，造成电能大量浪费，开发更高导电率和耐热性，同时兼具良好力学性能及耐蚀性能等综合性能的铝合金导体材料是目前耐热铝合金技术发展的趋势和亟待解决的技术难题。
[0003]而对于耐热铝合金导线来说，在现有基础上提高1％导电率的技术壁垒难度极大。日本早在1970年就已实现60％耐热铝导线的工业化应用，但直到2010年仍然没有完全实现61％IACS，使用温度150℃的耐热铝导线的工程化应用。日本输电线市场占用率高达70％的耐热铝导线的导电率仍为60％IACS。因此，突破导电率大于61.5％IACS，使用温度150℃的耐热铝合金导线技术难度较大。
[0004]现有技术中普遍采用添加合金成分优化的方法来提高铝合金导线的导电性能。申请号为CN201010593503.6的中国专利提供了一种高导电耐热铝合金导线及其制备方法，铝合金导线的化学成分及质量百分比为：Zr 0.1
‑
0.3％，Y 0.02
‑
0.2％，Sc 0.01
‑
0.15％，其余是Al和不可避免的其它杂质元素。该专利合金通过添加多组元稀土元素Er，Y等和贵金属元素Sc，使得合金成本较高,铸锭制备及退火工艺难控制，而且其退火后导电率仅为61％IACS，并没有体现出高导电率的优势，不适用于工业化大批量推广应用。申请号为CN201810414978.0的中国专利提供了一种高强高导工业纯铝导线制备方法,通过铝导线内部“晶粒细长化”和“织构化”来提高硬铝导线的力学性能和导电性能。但是该专利技术没有考虑到对于耐热铝合金导线需要重点关注的高温组织稳定性，大冷变形量会在组织中形成高密度的位错，一旦经过高温长时间保温，位错很容易湮灭，从而降低材料的高温组织稳定性，进而降低材料的耐热性能。
[0005]因此，需要提供一种既能保证较高载流量，又能提高耐热铝合金的导电率，同时保证强度，适用于工业化大批量推广的高导耐热铝合金导线及其制备方法。

技术实现思路

[0006]针对现有技术的不足，本专利技术提供一种同时提高导电率、强度和耐热性能的含Zr的高导电率耐热铝合金导线及其制备方法，本专利技术提供的技术方案如下：
[0007]一种高导耐热铝合金导线包括：Zr 0.03
‑
0.1％、Er 0.05
‑
0.15％、B 0.01
‑
0.04％、Fe 0.05
‑
0.13％、Si 0.03
‑
0.06％、(V+Ti+Cr+Mn)0.005
‑
0.02％，余量为铝。
[0008]上述的高导耐热铝合金导线的制备方法包括如下步骤：
[0009]1)熔炼各合金组分；
[0010]2)精炼步骤1)所得混合料；
[0011]3)连铸连轧步骤2)所得混合料，热处理得退火态铝杆；
[0012]4)冷拉拔所述退火态铝杆得高导耐热铝合金导线。
[0013]进一步的，所述步骤1)包括：于600
‑
700℃下，在熔融铝中加入Al
‑
B中间合金，并保温10
‑
50min，每5min搅拌一次；扒去浮渣后加入预热好的Al
‑
Zr、Al
‑
Er、Al
‑
Si和Al
‑
Fe中间合金，并保温10
‑
20min，每5min搅拌一次。
[0014]进一步的，所述步骤2)包括：在步骤1)所得混合料中加入除渣剂，再于500
‑
650℃下喷吹惰性气体25
‑
35min，保温30
‑
50min后扒渣。
[0015]进一步的，所述连铸连轧的初始铝杆截面为φ9.5
‑
20mm，所述退火态铝杆的晶粒尺寸为1
‑
10mm。
[0016]进一步的，所述连铸连轧的初始铝杆截面为φ12
‑
18mm，所述退火态铝杆的晶粒尺寸为1
‑
6mm。
[0017]进一步的，所述热处理包括：将所述退火态铝杆升温至200
‑
400℃并保温3
‑
48h。
[0018]进一步的，所述热处理包括：将所述退火态铝杆升温至250
‑
330℃并保温8
‑
24h。
[0019]进一步的，所述步骤4)包括：经6
‑
23道次拉丝获得φ2mm
‑
3.99mm的铝合金导线；
[0020]所述铝合金导线的等效应变ε为2
‑
3.4。
[0021]进一步的，所述铝合金导线的等效应变ε为2.25
‑
3.4。
[0022]与最接近的现有技术比，本专利技术提供的技术方案具有以下有益效果：
[0023]本专利技术提供的技术方案在保证铝合金单丝的大冷变形量下，通过精确控制连铸连轧初始铝杆尺寸实现单丝晶粒组织呈纤维状长直化，同时匹配精密的退火热处理工艺，促进耐热弥散相颗粒的均匀析出，最终通过机制协同作用实现铝合金导线具备高导、高强、耐热的特性，制得的耐热铝合金单丝材料的导电率≥61.5％IACS，抗拉强度≥160MPa，延伸率≥2％，耐热温度≥150℃，于230℃下加热1h后强度残存率大于90％，该导体材料可广泛用于电力工程的建设和扩容改造，大幅提高输电线容量，减少输送线损，具有显著的经济效益和节能环保意义。
附图说明
[0024]图1(a)本专利技术对比例1提供的φ9.5mm铝杆组织图；
[0025]图1(b)本专利技术实施例1提供的φ12mm铝杆组织图；
[0026]图2本专利技术实施例1提供的退火后析出的弥散相颗粒图；
[0027]图3(a)本专利技术实施例1提供的φ12mm铝杆退火态晶粒组织图；
[0028]图3(b)本专利技术实施例1提供的冷拉拔至φ3.08mm后单丝晶粒组织图；
[0029]图4不同初始尺寸连铸连轧态铝杆制备过程中导电率变化；
[0030]图5本专利技术实施例1提供的铝单丝析出的弥散相钉扎位错图。
具体实施方式
[0031]下面结合附图对本专利技术提供的技术方案本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种高导耐热铝合金导线，其特征在于，所述导线包括：Zr 0.03
‑
0.1％、Er 0.05
‑
0.15％、B 0.01
‑
0.04％、Fe 0.05
‑
0.13％、Si 0.03
‑
0.06％、(V+Ti+Cr+Mn)0.005
‑
0.02％，余量为铝。2.如权利要求1所述的高导耐热铝合金导线的制备方法，其特征在于，所述方法包括如下步骤：1)熔炼各合金组分；2)精炼步骤1)所得混合料；3)连铸连轧步骤2)所得混合料，热处理得退火态铝杆；4)冷拉拔所述退火态铝杆得高导耐热铝合金导线。3.如权利要求2所述的高导耐热铝合金导线的制备方法，其特征在于，所述步骤1)包括：于600
‑
700℃下，在熔融铝中加入Al
‑
B中间合金，并保温10
‑
50min，每5min搅拌一次；扒去浮渣后加入预热好的Al
‑
Zr、Al
‑
Er、Al
‑
Si和Al
‑
Fe中间合金，并保温10
‑
20min，每5min搅拌一次。4.如权利要求2所述的高导耐热铝合金导线的制备方法，其特征在于，所述步骤2)包括：在步骤...

【专利技术属性】
技术研发人员：肖翔，郑志凯，李凯，周泽宇，吴浩，王京海，李红英，赵丕植，沈利，郭有军，
申请(专利权)人：中铝材料应用研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：