一种铝合金单丝及其制备方法技术

本发明专利技术提供一种铝合金单丝及其制备方法，铝合金单丝的组成成分包括Al、Sr、B、Sc、Fe、Si、Cr、Mn、V、Ti，其中，Sr的质量百分比为0.01wt％～0.05wt％，B的质量百分比为0.01wt％～0.03wt％，Sc的质量百分比为0.01wt％～0.05wt％，添加适量的Sr元素、B元素和Sc元素，不仅能够显著提高铝合金单丝的导电性能，还能够显著提高铝合金单丝的强度和耐热性；此外，Sr元素还有利于减少铸锭的均匀化时间，减小初晶硅粒子尺寸，提高铝合金单丝的抗拉强度和延伸率等力学性能。综上所述，铝合金单丝具有优良的导电性能、耐热性能和力学性能。耐热性能和力学性能。

【技术实现步骤摘要】
一种铝合金单丝及其制备方法


[0001]本专利技术涉及电力输运
，具体涉及一种铝合金单丝及其制备方法。

技术介绍

[0002]我国能源资源与电力负荷分布严重失衡，中东部及沿海地区有旺盛的电力需求，而能源资源主要分布于西部地区。我国的经济发展阶段和能源分布的特点决定了进行高电压、大容量、低损耗的远距离电力输送的必要性。现役架空输电线路用导线主要为普通钢芯铝绞线，其所用的硬铝合金材料在20℃时的导电率不小于61％IACS(International Annealing Copper Standard，国际退火铜标准)，但耐热性较差(长期运行温度一般为90℃以下)，且载流量较低。
[0003]耐热铝合金导线是一种性能良好的增容导线，可在不更换杆塔的条件下，采用直接更换耐热铝合金导线的方式提高线路输送容量，省去了征地、拆建塔等程序，并大幅度缩短了工期。对于新建线路，耐热铝合金导线则具有降低铁塔排位、降低弧垂、增大挡距、减少铁塔数量以及节省输电走廊的优点。此外，耐热铝合金导线可有效提升输电线路的短时过负荷(如N
‑
1故障)承受能力，保证架空输电线路的安全可靠运行。
[0004]目前国内外市场主要以60％IACS耐热铝合金导线为主，其导电率较现役架空输电线路用导线低1％IACS，这使每公里输电损耗约增加1.5％以上，一定程度上限制了耐热铝合金导线的推广应用。综上可知，现有架空输电线路用导线无法兼具优良的导电性能和耐热性能。

技术实现思路

[0005]因此，本专利技术要解决的技术问题在于克服现有架空输电线路用导线无法兼具优良的导电性能和耐热性能的不足，从而提供一种铝合金单丝及其制备方法。
[0006]本专利技术提供一种铝合金单丝，组成成分包括Al、Sr、B、Sc、Fe、Si、Cr、 Mn、V、Ti，其中，Sr的质量百分比为0.01wt％～0.05wt％，B的质量百分比为 0.01wt％～0.03wt％，Sc的质量百分比为0.01wt％～0.05wt％。
[0007]可选的，Si的质量百分比为0.04wt％～0.08wt％，Fe的质量百分比为 0.08wt％～0.12wt％，(V+Ti+Cr+Mn)的质量百分比小于等于0.006wt％，余量为铝和不可避免的微量杂质。
[0008]可选的，所述铝合金单丝的直径为2.9mm～3.8mm。
[0009]可选的，所述铝合金单丝在20℃时的导电率大于等于62.0％IACS；所述铝合金单丝的抗拉强度大于等于170MPa；所述铝合金单丝的延伸率大于等于 2.0％；所述铝合金单丝的耐热温度为150℃。
[0010]本专利技术还提供一种铝合金单丝的制备方法，包括：将铝锭熔化得到铝熔融物；向所述铝熔融物中加入Sr金属、Al
‑
B中间合金和Al
‑
Sc中间合金得到铝合金液；向所述铝合金液中加入精炼剂，并对所述铝合金液依次进行搅拌、第一静置和第一扒渣；在第一扒渣之后，
将所述铝合金液进行浇铸得到铝合金锭；对所述铝合金锭依次进行热轧和拉拔，得到铝合金单丝。
[0011]可选的，Al
‑
B中间合金中B元素的含量为3.5wt％
‑
4.5wt％，Al
‑
Sc中间合金中Sc元素的含量为1.5wt％
‑
2.5wt％；所述铝锭、Al
‑
B中间合金、金属Sr和 Al
‑
Sc中间合金的质量之比为(96.38
‑
99.396):(0.025
‑
0.75):(0.1
‑
0.5):(0.5
‑
2.5)。
[0012]可选的，向所述铝熔融物中加入Sr金属、Al
‑
B中间合金和Al
‑
Sc中间合金的步骤包括：向所述铝熔融物中加入Al
‑
B中间合金，随后依次进行第二静置、第二扒渣；在第二扒渣之后对所述铝熔融物进行加热；在加热之后，向所述铝熔融物中加入金属Sr和Al
‑
Sc中间合金。
[0013]可选的，所述铝锭为纯度为99.0wt％～99.9wt％的工业纯铝，所述铝锭包括杂质元素Fe、Si、Cr、Mn、V和Ti；所述铝锭在730℃～750℃下熔化得到铝熔融物。
[0014]可选的，在720℃～740℃下向所述铝合金液中加入精炼剂；所述搅拌时间为10min
‑
20min；所述第一静置的时间为25min
‑
30min。
[0015]可选的，所述精炼剂包括气体精炼剂和/或液体精炼剂。
[0016]可选的，所述气体精炼剂包括氮气。
[0017]可选的，所述铝合金单丝的制备方法还包括：在进行第一扒渣之后，且在进行浇铸之前，采用陶瓷过滤网对所述铝合金液进行过滤；所述陶瓷过滤网的目数为70～80。
[0018]可选的，采用陶瓷过滤网进行至少一次过滤。
[0019]可选的，所述陶瓷过滤网的孔隙率为65％～70％。
[0020]可选的，在710℃～730℃下对所述铝合金液进行过滤。
[0021]可选的，所述陶瓷过滤网包括SiC泡沫陶瓷过滤网。
[0022]可选的，对所述铝合金锭进行热轧的工艺参数包括：热轧温度为 480℃～500℃，所述铝合金锭经过热轧得到直径为9mm
‑
10mm的铝合金圆杆。
[0023]可选的，进行所述拉拔的工艺参数包括：拉拔温度为40℃～55℃，拉拔速率为8m/s～12m/s，以5％～8％的变形量进行拉制。
[0024]本专利技术技术方案，具有如下优点：
[0025]1.本专利技术提供的铝合金单丝，一方面，适量Sr元素能够改善铝合金锭的塑性加工性能以减少制备过程中产生的内应力对铝合金单丝导电率的不良影响，适量B元素和适量Sc元素能够实现熔体的净化以提高铝合金的导电性能，即，适量的Sr元素、B元素和Sc元素的添加所产生的微合金化作用能够显著提高铝合金单丝的导电性能；一方面，适量Sr元素能够细化铝合金的铸态组织并改变组织形貌，适量Sc元素能够细化铸锭组织和铝的晶粒尺寸，因此，Sr元素和Sc元素的添加能够显著提高铝合金单丝的强度和耐热性；此外，Sr元素还有利于减少铸锭的均匀化时间，减小初晶硅粒子尺寸，提高铝合金单丝的抗拉强度和延伸率等力学性能。综上所述，铝合金单丝具有优良的导电性能、耐热性能和力学性能。
[0026]2.本专利技术提供的铝合金单丝的制备方法，通过向所述铝熔融物中加入Sr金属、Al
‑
B中间合金和Al
‑
Sc中间合金得到铝合金液，随后进行精炼、浇铸、热轧和拉拔，一方面，Sr元素、B元素和Sc元素的添加能够显著提高铝合金单丝的导电性能；另一方面，Sr元素和Sc元素的添加能够显著提高铝合金单丝的强度和耐热性；此外，Sr元素的添加还有利于减少铸锭的均匀化时间，减小初晶硅粒子尺寸，提高铝合金单本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种铝合金单丝，其特征在于，组成成分包括Al、Sr、B、Sc、Fe、Si、Cr、Mn、V、Ti，其中，Sr的质量百分比为0.01wt％～0.05wt％，B的质量百分比为0.01wt％～0.03wt％，Sc的质量百分比为0.01wt％～0.05wt％。2.根据权利要求1所述的铝合金单丝，其特征在于，Si的质量百分比为0.04wt％～0.08wt％，Fe的质量百分比为0.08wt％～0.12wt％，(V+Ti+Cr+Mn)的质量百分比小于等于0.006wt％，余量为铝和不可避免的微量杂质。3.根据权利要求1或2所述的铝合金单丝，其特征在于，所述铝合金单丝的直径为2.9mm～3.8mm。4.根据权利要求3所述的铝合金单丝，其特征在于，所述铝合金单丝在20℃时的导电率大于等于62.0％IACS；所述铝合金单丝的抗拉强度大于等于170MPa；所述铝合金单丝的延伸率大于等于2.0％；所述铝合金单丝的耐热温度为150℃。5.一种铝合金单丝的制备方法，其特征在于，包括：将铝锭熔化得到铝熔融物；向所述铝熔融物中加入Sr金属、Al
‑
B中间合金和Al
‑
Sc中间合金得到铝合金液；向所述铝合金液中加入精炼剂，并对所述铝合金液依次进行搅拌、第一静置和第一扒渣；在所述第一扒渣之后，将所述铝合金液进行浇铸得到铝合金锭；对所述铝合金锭依次进行热轧和拉拔，得到铝合金单丝。6.根据权利要求5所述的铝合金单丝的制备方法，其特征在于，所述Al
‑
B中间合金中B元素的含量为3.5wt％
‑
4.5wt％，所述Al
‑
Sc中间合金中Sc元素的含量为1.5wt％

【专利技术属性】
技术研发人员：祝志祥，胡博，陈保安，丁一，张强，朱元成，李希元，潘学东，杨长龙，庞震，陈新，刘树新，于宙，郑炜亮，隋合轼，马洪峰，段有重，徐中凯，郑薇，丁鹏，
申请(专利权)人：国网辽宁省电力有限公司营口供电公司国网辽宁省电力有限公司国家电网有限公司，
类型：发明
国别省市：