高强度铝合金单丝的制备方法及铝合金单丝技术

本申请提供一种高强度铝合金单丝的制备方法及由该方法制备的铝合金单丝，铝合金单丝由按质量百分比计的下述成分组成：Mg 0.6至0.8％，Si 0.5至0.6％，Cu 0.3至0.5％，Fe 0.1至0.2％，Ni 0.05至0.3％，TiB23至5％，其余为Al和不可避免的其它杂质元素。铝合金单丝的强度大于或等于450Mpa、导电率大于或等于40％IACS、伸长率大于或等于3％、线膨胀系数1.5

【技术实现步骤摘要】
高强度铝合金单丝的制备方法及铝合金单丝


[0001]本申请涉及输电线路领域，尤其涉及抗拉伸强度大于或等于 450Mpa的高强度铝合金单丝的制备方法及铝合金单丝。

技术介绍

[0002]目前，国家电网在各类电压等级输电线路上广泛使用节能导线，在特高压交流工程中规模化采用铝合金芯铝绞线，在降低输电线路损耗、减少二氧化碳排放方面，取得了显著的社会效益和经济效益。对电网建设提出更高的要求，进一步提高输电导线的导电能力，降低线路损耗，助力绿色电网建设。
[0003]目前国内采用的纳米陶瓷增强铝合金工艺主要采用熔炼时加入原材料原位反应制得，但是由于陶瓷颗粒密度大，在熔炼炉内静置及铸造过程中容易发生聚集沉降，变成粗大夹杂相。另外制备的合金主要是增强机械性能，并没有考虑合金导电性能，因此有必要开发新的纳米陶瓷复合铝合金材料制备工艺，以实现良好的机械性能和导电性能的匹配。

技术实现思路

[0004]本申请实施例提供一种高强度铝合金单丝的制备方法，包括如下步骤：
[0005]铝液熔炼：向熔炼炉中加入纯度大于99.7％的铝锭、铝硅合金、铝铜合金、铝铁合金、铝镍合金加热熔化获得铝液，向所获取的铝液中加入镁锭充分搅拌均匀，取样进行光谱分析，控制铝液熔体成分在要求的范围内；
[0006]炉内精炼：将铝液转移至精炼炉，精炼后将铝液表面浮渣扒净；
[0007]在线添加陶瓷颗粒：通过流槽从精炼炉对铝液进行放流，浇铸开始后，在流槽中喂入含有TiB2纳米陶瓷的中间合金，使纳米级 TiB2颗粒溶解在铝液中；<br/>[0008]在线搅拌：利用在线搅拌装置对溶解了TiB2纳米颗粒的铝液进行充分的搅拌，使其在铝液中充分的分散，防止TiB2纳米颗粒发生沉降或者团聚；
[0009]连铸连轧：经在线搅拌后的铝液浇入轮式结晶器内进行连续铸造，形成铸坯，对铸坯加工获取杆材；
[0010]拉拔：用六连拉设备对所述杆材进行拉拔加工，得到直径为5 至6mm的线坯；
[0011]退火处理：对所述线坯进行固溶处理，加热温度为400至450℃，保温时间为2至3小时；
[0012]二次拉拔：在滑动式拉丝机上对固溶处理后的合金线坯进行二次拉拔，获得直径为2.0至4.0mm的线材；
[0013]固溶处理：对拉拔后的所述线材进行固溶处理，加热温度为450 至500℃，保温2至3小时后淬火形成过饱和固溶体；
[0014]时效处理：对过饱和固溶体进行时效处理，时效温度为150至 180℃，保温时间为5至10小时；时效处理后获得所述高强度铝合金单丝。
[0015]在一种可能的实施方式中，所述时效处理中，使过饱和固溶体的铝相中溶解的镁
及硅析出并形成β”和β
’
亚稳强化相。
[0016]在一种可能的实施方式中，所述高强度铝合金单丝中除β”和β
’
亚稳强化相外，还形成有TiB2纳米陶瓷弥散强化相。
[0017]在一种可能的实施方式中，所述炉内精炼步骤包括：调整铝液温度至740至750℃，以高纯氮气和颗粒精炼剂对炉内熔体进行精炼，时间为10至15分钟。
[0018]在一种可能的实施方式中，所述炉内精炼步骤中，所述精炼炉为倾动式保温炉，将铝液转移至倾动式保温炉中，开启炉底电磁搅拌装置对铝液进行充分搅拌；完成扒渣后，将铝液温度调整至720
ꢀ±
10℃静置保温30至40分钟。
[0019]在一种可能的实施方式中，所述连铸连轧中，搅拌后的铝液直接浇入结晶器进行铸坯的连续铸造，铸坯截面积为2400mm2，铸造温度710
±
10℃、铸造速度8至12m/min、冷却水温度15至40℃、冷却水压0.35至0.5MPa。
[0020]在一种可能的实施方式中，所述对铸坯加工获取杆材中，铸坯从结晶轮脱离后，通过导入装置送入二辊式连轧机组，控制入轧温度在500至530℃，轧制后得到直径为9.5mm的铝合金杆材，杆材经在线冷却后收卷。
[0021]本申请实施例还提供一种铝合金单丝，所述铝合金单丝由前述的高强度铝合金单丝的制备方法制备获得，所述铝合金单丝由按质量百分比计的下述成分组成：Mg 0.6至0.8％，Si 0.5至0.6％，Cu 0.3 至0.5％，Fe 0.1至0.2％，Ni 0.05至0.3％，TiB
2 3至5％，其余为Al 和不可避免的其它杂质元素，不可避免的杂质元素中每种元素的含量均≤0.005％，不可避免的其它杂质元素的总量≤0.05％。
[0022]在一种可能的实施方式中，所述铝合金单丝的强度大于或等于 450Mpa，所述铝合金单丝的导电率大于或等于40％IACS。
[0023]在一种可能的实施方式中，所述铝合金单丝的伸长率大于或等于3％，所述铝合金单丝的线膨胀系数1.5
×
10
‑5至1.6
×
10
‑5/℃。
[0024]相较于现有技术，本申请的高强度铝合金单丝的制备方法所制得的铝合金单丝的抗拉强度大于或等于450Mpa，所述铝合金单丝的导电率大于或等于40％IACS，所述铝合金单丝的伸长率大于或等于3％。相比普通的LHA1铝合金，所述铝合金单丝抗拉强度由 300Mpa左右提升至450MPa，提升至少38.5％，使适配有所述铝合金单丝的铝绞线具有更大的抗拉强度。在保证铝合金铝绞线强度的同时减少铝合金芯的占比，减少出来的空间可由导电率较高的硬铝线芯替换，至少增加61％IACS至62.5％IACS高导电率硬铝线芯，进而提升铝合金绞线的整体导电能力，从而降低线路损耗，对于实现电网的节能减排助力双碳目标的达成具有重要意义。
附图说明
[0025]图1为本申请实施例提供的高强度铝合金单丝的制备方法的流程示意图。
[0026]如下具体实施方式将结合上述附图进一步说明本申请。
具体实施方式
[0027]以下描述将参考附图以更全面地描述本申请内容。附图中所示为本申请的示例性实施例。然而，本申请可以以许多不同的形式来实施，并且不应该被解释为限于在此阐述的
示例性实施例。提供这些示例性实施例是为了使本申请透彻和完整，并且将本申请的范围充分地传达给本领域技术人员。类似的附图标记表示相同或类似的组件。
[0028]本文使用的术语仅用于描述特定示例性实施例的目的，而不意图限制本申请。如本文所使用的，除非上下文另外清楚地指出，否则单数形式“一”，“一个”和“该”旨在也包括复数形式。此外，当在本文中使用时，“包括”和/或“包含”和/或“具有”，整数，步骤，操作，组件和/或组件，但不排除存在或添加一个或多个其它特征，区域，整数，步骤，操作，组件和/或其群组。
[0029]除非另外定义，否则本文使用的所有术语(包括技术和科学术语)具有与本申请所属领域的普通技术人员通常理解的相同的含义。此外，除非文中明确定义，诸如在通用字典中定义的那些术语应该被解释为具有与其在相关技术和本申请内容中的含义一致的含本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种高强度铝合金单丝的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：铝液熔炼：向熔炼炉中加入纯度大于99.7％的铝锭、铝硅合金、铝铜合金、铝铁合金、铝镍合金加热熔化获得铝液，向所获取的铝液中加入镁锭充分搅拌均匀，取样进行光谱分析，控制铝液熔体成分在要求的范围内；炉内精炼：将铝液转移至精炼炉，精炼后将铝液表面浮渣扒净；在线添加陶瓷颗粒：通过流槽从精炼炉对铝液进行放流，浇铸开始后，在流槽中喂入含有TiB2纳米陶瓷的中间合金，使纳米级TiB2颗粒溶解在铝液中；在线搅拌：利用在线搅拌装置对溶解了TiB2纳米颗粒的铝液进行充分的搅拌，使其在铝液中充分的分散，防止TiB2纳米颗粒发生沉降或者团聚；连铸连轧：经在线搅拌后的铝液浇入轮式结晶器内进行连续铸造，形成铸坯，对铸坯加工获取杆材；拉拔：用六连拉设备对所述杆材进行拉拔加工，得到直径为5至6mm的线坯；退火处理：对所述线坯进行固溶处理，加热温度为400至450℃，保温时间为2至3小时；二次拉拔：在滑动式拉丝机上对固溶处理后的合金线坯进行二次拉拔，获得直径为2.0至4.0mm的线材；固溶处理：对拉拔后的所述线材进行固溶处理，加热温度为450至500℃，保温2至3小时后淬火形成过饱和固溶体；时效处理：对过饱和固溶体进行时效处理，时效温度为150至180℃，保温时间为5至10小时；时效处理后获得所述高强度铝合金单丝。2.如权利要求1所述的高强度铝合金单丝的制备方法，其特征在于，所述时效处理中，使过饱和固溶体的铝相中溶解的镁及硅析出并形成β”和β
’
亚稳强化相。3.如权利要求2所述的高强度铝合金单丝的制备方法，其特征在于，所述高强度铝合金单丝中除β”和β
’
亚稳强化相外，还形成有TiB2纳米陶瓷弥散强化相。4.如权利要求1所述的高强度铝合金单丝的制备方法，其特征在于，所述炉内精炼步骤包括：调整铝液温度至740至750℃，以高纯氮气和颗粒精炼剂对炉内熔体进行精炼...

【专利技术属性】
技术研发人员：单小龙，周峰，尤思远，白清领，王鑫寓，钱秀勇，徐一峰，缪姚军，
申请(专利权)人：上海中天铝线有限公司，
类型：发明
国别省市：