一种铝合金材料及其制备方法技术

本发明专利技术属于合金材料领域，具体涉及一种铝合金材料及其制备方法。该铝合金材料包括内层合金材料和外层空心铝合金圆筒，所述内层合金材料由以下重量百分比的组分组成：Si：0.8

【技术实现步骤摘要】
一种铝合金材料及其制备方法


[0001]本专利技术属于合金材料领域，具体涉及一种铝合金材料及其制备方法。

技术介绍

[0002]据统计，每年在输电损耗的电力能够满足中小型国家全年用电量，输电损耗一直是输电行业需要解决的难题。提高导线抗拉强度，提高材料导电率一直是导电行业追求的目标。本专利技术通过创新材料配方及加工工艺，提升材料的加工效率，提升材料性能，减少输电行业输电自耗。在远距离输电方面损耗高达电网传输电量的8.9％以上，每输送总容量9360万千瓦，相当于每年减少煤炭消耗1.7亿吨，减少二氧化碳排放4.5亿吨，材料性能直接影响输电损耗及输电安全性。
[0003]导电行业用铝合金材料，目前抗拉强度为160
‑
180MPa左右，导电率59
‑
60％IACS；铝合金抗拉强度在240
‑
320MPa，导电率52.5％
‑
57.5％IACS，行业内做的性能较好的方案中等强度铝合金材料，导电率56％
‑
57.5％，抗拉强度240
‑
265MPa，但是该方案的产品性能仍达不到电工圆铝杆的导电铝，高强铝合的强度。
[0004]行业内通过各种方法制备高性能铝合金材料，进而减少导电过程中电能损耗，为大跨距、低损耗输电做好材料保障。

技术实现思路

[0005]为了解决上述技术问题，本专利技术旨在提供一种铝合金材料的制备方法，包括如下步骤：
[0006](1)将铝锭熔化后加入中间合金，一次精炼后得到铝液；所述中间合金为铝硼合金、铝硅合金、铝铜合金、铝铁合金和镁锭；
[0007](2)将所述铝液浇铸，冷却，切削，研磨后加入铝锂合金混合，得到内层合金材料；
[0008](3)将所述内层合金材料喷入外层空心铝合金圆筒的内部，超声波振动混合后得到合金化铝合金；
[0009](4)将所述合金化铝合金一次电磁感应加热至670
±
5℃，冷却后得到冷却合金；
[0010](5)将所述冷却合金二次电磁感应加热至530
±
20℃，轧制后淬火，得到待成型铝合金杆；
[0011](6)对所述待成型铝合金杆进行水浴恒温时效处理，冷拉拔，高强高导化退火后得到所述铝合金材料；
[0012]所述外层空心铝合金圆筒由以下重量百分比的组分组成：Si≤0.03％，Fe≤0.05％，Mn≤0.003％，Mg≤0.003％，Cr≤0.003％，V≤0.003％，Ti≤0.003％，B≤0.003％，余量为Al和其他无法避免的杂质；
[0013]所述内层合金材料由以下重量百分比的组分组成：Si：0.8
‑
1.6％，Fe：0.05
‑
0.2％，Cu：4.0
‑
6.0％，Mg：3.0
‑
3.8％，Li：1.5
‑
2.0％，Mn≤0.005％，Ti≤0.005％，V≤0.005％，Cr≤0.005％，B≤0.06％，余量为Al和其他无法避免的杂质。
[0014]优选的，所述铝锭的纯度大于99.90％。
[0015]具体的，所述步骤(1)中，精炼后转入真空负压静置除气炉进行除气除渣，静置除气20h后浇入圆形铸模。
[0016]优选的，所述铝锭和铝硼合金的质量比为1000：4
‑
6。
[0017]优选的，所述内层合金材料的粒度小于50μm。
[0018]所述步骤(3)中，将研磨后的合金粉末和铝锂合金按照工艺设定速度喷入表层铝合金卷曲焊接成的外层空心铝合金圆筒中进行超声波振动，使其合金均匀混合，能够消除成分差异并使其致密填充。
[0019]优选的，所述步骤(4)中，冷却的温度为400
±
30℃。
[0020]具体的，所述步骤(4)中，使用电磁加热装置进行电磁感应加热，将其加热至670℃，然后利用支持冷却轮将其冷却至400℃将其送入引桥后进入电磁感应加热后轧机。
[0021]优选的，所述步骤(5)中，轧制还包括在线提温；所述在线提温的温度为400
‑
450℃。
[0022]进一步地，所述步骤(5)中，轧制采用粗轧加精轧的方式，利用粗轧大变形，消除坯料内部疏松等缺陷，利用精轧小变形进行均匀变形。通过圆形+椭圆相互变形的方式将圆坯热变形至
[0023]在轧制过程中充分利用铝液的热量，然后使用加热器进行二次在线提温，保证进轧前圆坯的温度，保证圆坯足够的塑性，极大的降低了制造成本和提高生产效率。
[0024]优选的，所述步骤(5)中，淬火的方法为：将轧制变形后的冷却合金于4
‑
8s内降温至70
‑
90℃。
[0025]优选的，所述步骤(6)中，水浴恒温时效处理的方法为：将待成型铝合金杆放置于50
±
3℃的水中6
‑
8d后干燥。
[0026]优选的，所述步骤(6)中，冷拉拔的次数为7
‑
9次，每次变形量15
‑
25％。
[0027]优选的，所述步骤(6)中，高强高导化退火的方法为：将所述冷拉拔得到的铝合金升温至185℃
±
1℃，保温30
‑
35h后冷却至室温(25
±
5℃)。
[0028]具体的，所述步骤(6)中，高强高导化退火的方法为：将烘箱温度升温至220
±
10℃，升温速度5℃/min，然后将拉拔后的铝合金丝放入烘箱，利用炉内温度，使其单丝快速升温至185℃
±
1℃，保温30
‑
35h，然后取出之后将其放入纯净水中进行快速将温。
[0029]本专利技术还提供一种上述制备方法制备得到的铝合金材料。
[0030]通过成分设计和工艺创新来专利技术一种抗拉强度高、导电性能好、生产效率块适合大力推广，具有促进意义的高强高导铝合金材料。
[0031]本专利技术的技术方案相比现有技术具有以下优点：
[0032]1、振动合金化+电磁加热粉末成型：使其材料成型后成分均匀，密度大，致密性好，铸造缺陷少，性能均匀稳定。
[0033]2、该铝合金材料可实现连铸连轧，效率高，生产效率可以达到4.0t/h。
[0034]3、通过双层铝合金成分设计，保证表层铝合金超高导电率，内部铝合金足够的抗拉强度及韧性，保证在后续使用过程中安全性高，导电性能好，减少在使用过程中输电损失。
[0035]4、粉末成型+连铸连轧生产工艺结合，充分发挥粉末成型成分偏析、组织性能均匀
等优点，结合连铸连轧大量快速及低制造成本的优点，制造优异性能的输电领域用铝合金材料。
附图说明
[0036]图1为粉末成型装置的主视图。
[0037]图2为粉末成型装置的左视图。
[0038]图3为粉末成型装置的俯视图。...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种铝合金材料的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：(1)将铝锭熔化后加入中间合金，一次精炼后得到铝液；所述中间合金为铝硼合金、铝硅合金、铝铜合金、铝铁合金和镁锭；(2)将所述铝液浇铸，冷却，切削，研磨后加入铝锂合金混合，得到内层合金材料；(3)将所述内层合金材料喷入外层空心铝合金圆筒的内部，超声波振动混合后得到合金化铝合金；(4)将所述合金化铝合金一次电磁感应加热至670
±
5℃，冷却后得到冷却合金；(5)将所述冷却合金二次电磁感应加热至530
±
20℃，轧制后淬火，得到待成型铝合金杆；(6)对所述待成型铝合金杆进行水浴恒温时效处理，冷拉拔，高强高导化退火后得到所述铝合金材料；所述外层空心铝合金圆筒由以下重量百分比的组分组成：Si≤0.03％，Fe≤0.05％，Mn≤0.003％，Mg≤0.003％，Cr≤0.003％，V≤0.003％，Ti≤0.003％，B≤0.003％，余量为Al和其他无法避免的杂质；所述内层合金材料由以下重量百分比的组分组成：Si：0.8
‑
1.6％，Fe：0.05
‑
0.2％，Cu：4.0
‑
6.0％，Mg：3.0
‑
3.8％，Li：1.5
‑
2.0％，Mn≤0.005％，Ti≤0.005％，V≤0.005％，Cr≤0.005％，B≤0.06％，余量为Al和其他无法避免的杂质。2.如权利要求1...

【专利技术属性】
技术研发人员：张桓，吴松梅，赵立洋，宋健磊，田胤发，段妍彤，张军，章安楠，
申请(专利权)人：江苏亨通电力特种导线有限公司，
类型：发明
国别省市：