【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于电工导体材料，具体涉及一种铝合金材料、单丝及其制备方法、架空输电导线。
技术介绍
1、随着各行业对电力需求的逐渐增大，电力工业的发展也日新月异。然而，早期的输电铝导线远远不能满足大负荷输电量的要求，因此，向高压化、大容量化以及远距离化等方向的发展迫在眉睫。大规模输电工程对高效率低成本输电提出了越来越高的要求。
2、现役的架空输电导线采用的普通钢芯铝绞线中铝合金导线抗拉强度可达160～200mpa，但普通钢芯铝绞线中铝合金的导电率仅为61％iacs，输电过程中损耗大，不符合节能环保、资源节约等要求。软铝绞线是一种高导电率导线，进一步提升了导线导电率，外层软铝线导电率超过了63％iacs，但由于其抗拉强度仅为60～95mpa，钢芯软铝绞线在施工过程中导线容易发生塑性变形或造成表面损伤，形成安全隐患，不利于线路的安全可靠性。
技术实现思路
1、因此，本专利技术要解决的技术问题在于克服现有技术中铝合金导线导电率和强度难以兼顾的缺陷，从而提供一种铝合金材料、单丝及其制备方法、架空输电导线。
2、为此，本专利技术提供了以下技术方案。
3、第一方面，本专利技术提供了一种铝合金材料，成分以质量百分数计，包括b：0.01％～0.02％，fe：0.40％～0.50％，cu：0.10％～0.20％，y：0.25％～0.35％，zn：0.005％～0.01％，si≤0.05％，(ti+v+cr+mn)≤0.01％，其余为铝和不可避免杂质。
4、
5、硼：在众多影响合金导电率因素中，化学成分是最直接、最基本的影响因素。因此，降低杂质元素含量是保证高导电率的关键所在。目前工业中将硼化处理作为降低杂质含量、提高导电率的主要方法。杂质元素即使含量极微，尤其是以固溶形式存在于基体中，都会对电工铝合金的导电率带来很大负面影响。硼能与钛、钒、铬、锰等元素反应形成不溶于铝液的硼化物或者复杂化合物，从而使原来固溶在铝中的杂质元素变成不溶于铝液的固体杂质，沉积于熔体底部。固溶元素的减少降低了铝导体内部晶格的畸变，从而改善铝导体的导电性，达到提高导电率的目的。另外，硼还看作为铝合金铸造的细化剂，起到晶粒细化的作用。晶粒细化可以同时提升合金强度与塑性。硼元素质量分数为0.01～0.02％。
6、铁：铁与其他诸如硅、钒等元素相比，对导电率的影响相对较小，基体内含有适量的铁可以增大抗拉强度，提高抗蠕变性和耐高温性能，特别是铁以尺寸细小的弥散相形式存在时会明显提升合金力学性能。因此铁元素可以适量留在电工铝基体中。但是，实际生产中也表明铁元素含量过高同样会影响导电率，因此将铁元素含量控制在0.40～0.50％范围内。
7、铜：铜加入后导电率不会大幅度降低。铜的加入可以提升合金强度，这主要是由于在热处理过程中可以形成al2cu沉淀相。强化相al2cu具有较高的长径比，呈盘状，厚度在几纳米至几十纳米之间，均匀弥散地分布在铝基体中，起到沉淀强化的作用。同样考虑到保证较高的导电率，铜含量控制在0.10～0.20％范围内。
8、钇：钇是价格最便宜的稀土元素，其价格约为钪的1％，镱的5％，铒的1/3，成本相对低廉使得钇在工业应用上具有广阔的前景。铝合金中加入钇后在时效热处理初期首先析出尺寸小、密度高的具有l12结构的al3y相，成为其他析出相的异质形核核心，明显缩短了析出相的形核孕育期，增大了析出相的形核密度，提高了合金高温下的力学性能。由此，稀土元素钇能加速强化相的析出动力学，调控析出相的分布与数量密度，减小合金中晶界附近的无析出区，延缓析出相的粗化过程，能够明显改善合金在高温下的力学性能，增强合金的析出强化效果，提高合金的抗蠕变和抗再结晶能力。钇质量分数为0.25～0.35％。
9、锌：锌在铝合金中有较大的溶解度，易溶于铝基体，通常情况是以固溶的形式存在于基体中，可起到固溶强化的作用。适量锌的加入可以促进强化相形核。而且锌会限制空位移动，强化相形核后不会快速长大，可以得到细小、均匀、弥散分布的强化相，从而提升力学、电学性能。由于加入少量锌元素即可达到上述促进强化相析出的作用，为保证合金导电率，合金化元素整体含量不宜过高，本专利技术中锌元素质量分数范围为0.005～0.01％。
10、硅：铝材的导电率会随着硅含量的升高而降低，室温下，硅在铝中的固溶度高达0.05％，属于固溶度较大的杂质，因此大量的硅会以固溶的形式存在于铝基体中，硅的存在会使合金塑韧性降低。因此，本专利技术铝合金中硅含量需要得到控制在0.05％以下。
11、钛、钒、铬、锰：铝合金导体中微量的钛、钒、铬、锰等过渡族元素会对电阻率有很大影响，尤其是以固溶态形式存在时，由于吸收了导体内的自由电子填充自身不完整电子层，使得合金导电率下降。铝合金的电导率对这几种元素的敏感度远高于硅，含有极为微量的此类元素，对电导率带来的影响是等量硅的五倍左右。因此，必须严格控制此类元素的含量，本专利技术严格控制除主要合金化元素外其他元素含量，使得(ti+v+cr+mn)质量分数＜0.01％。
12、第二方面，本专利技术提供了一种铝合金单丝，成分以质量百分数计，包括b：0.01％～0.02％，fe：0.40％～0.50％，cu：0.10％～0.20％，y：0.25％～0.35％，zn：0.005％～0.01％，si≤0.05％，(ti+v+cr+mn)≤0.01％，其余为铝和不可避免杂质。
13、进一步的，铝合金单丝直径为3～4mm。
14、第三方面，本专利技术提供了一种铝合金单丝的制备方法，包括以下步骤：熔炼→精炼→铸锭→轧制→拉拔→时效。
15、进一步的，所述时效包括第一级时效和第二级时效；
16、所述第一级时效为100～125℃下保温2～4h；
17、所述第二级时效为200～240℃下保温3～6h后室温冷却。
18、进一步的，所述熔炼包括：将纯铝锭在730～750℃下完全熔化，然后加入al-b中间合金，完全熔化后再加入al-fe、al-cu、al-y中间合金和纯zn锭，完全熔化后电磁搅拌10～20min，静置20～30min后得到铝合金液。
19、进一步的，所述精炼包括：温度控制在710～730℃之间，加入铝合金液质量0.3％～0.5％的六氯乙烷，然后在铝合金液中吹入氯氮混合气体，吹气时间10～15min，静置20～30min后扒渣。
20、氯氮混合气体指的是氯气和氮气的混合气体，其中氯气体积占比15～20％。
21、进一步的，所述铸锭包括：700～720℃将铝合金液浇入280～320℃预热的模具，浇铸成铝锭。进一步的，横截面尺寸为(18～24)×(18～24)mm。
22、进一步的，所述轧制包括：480～510℃保温2～4h，经过6～8道次轧制成的铝合金圆杆，水冷。得到的铝合金圆杆的抗拉强度为85～120mpa，伸长率不低于9％。
23、进一步的，将轧本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种铝合金材料，其特征在于，成分以质量百分数计，包括B：0.01％～0.02％，Fe：0.40％～0.50％，Cu：0.10％～0.20％，Y：0.25％～0.35％，Zn：0.005％～0.01％，Si≤0.05％，(Ti+V+Cr+Mn)≤0.01％，其余为铝和不可避免杂质。
2.一种铝合金单丝，其特征在于，成分以质量百分数计，包括B：0.01％～0.02％，Fe：0.40％～0.50％，Cu：0.10％～0.20％，Y：0.25％～0.35％，Zn：0.005％～0.01％，Si≤0.05％，(Ti+V+Cr+Mn)≤0.01％，其余为铝和不可避免杂质。
3.一种权利要求2所述的铝合金单丝的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：熔炼→精炼→铸锭→轧制→拉拔→时效。
4.根据权利要求3所述的铝合金单丝的制备方法，其特征在于，所述时效包括第一级时效和第二级时效；
5.根据权利要求3或4所述的铝合金单丝的制备方法，其特征在于，所述熔炼包括：将纯铝锭在730～750℃下完全熔化，然后加入Al-B中间合金，完全熔化后再加入Al-Fe、
6.根据权利要求3或4所述的铝合金单丝的制备方法，其特征在于，所述精炼包括：温度控制在710～730℃之间，加入铝合金液质量0.3％～0.5％的六氯乙烷，然后在铝合金液中吹入氯氮混合气体，吹气时间10～15min，静置20～30min后扒渣。
7.根据权利要求3或4所述的铝合金单丝的制备方法，其特征在于，所述铸锭包括：700～720℃将铝合金液浇入280～320℃预热的模具，浇铸成铝锭。
8.根据权利要求3或4所述的铝合金单丝的制备方法，其特征在于，所述轧制包括：480～510℃保温2～4h，经过6～8道次轧制成的铝合金圆杆，水冷。
9.根据权利要求8所述的铝合金单丝的制备方法，其特征在于，将铝合金圆杆直接进行拉拔；
10.一种架空输电导线，其特征在于，包括权利要求2所述的铝合金单丝或根据权利要求3-9任一项所述制备方法制得的铝合金单丝。
...【技术特征摘要】
1.一种铝合金材料，其特征在于，成分以质量百分数计，包括b：0.01％～0.02％，fe：0.40％～0.50％，cu：0.10％～0.20％，y：0.25％～0.35％，zn：0.005％～0.01％，si≤0.05％，(ti+v+cr+mn)≤0.01％，其余为铝和不可避免杂质。
2.一种铝合金单丝，其特征在于，成分以质量百分数计，包括b：0.01％～0.02％，fe：0.40％～0.50％，cu：0.10％～0.20％，y：0.25％～0.35％，zn：0.005％～0.01％，si≤0.05％，(ti+v+cr+mn)≤0.01％，其余为铝和不可避免杂质。
3.一种权利要求2所述的铝合金单丝的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：熔炼→精炼→铸锭→轧制→拉拔→时效。
4.根据权利要求3所述的铝合金单丝的制备方法，其特征在于，所述时效包括第一级时效和第二级时效；
5.根据权利要求3或4所述的铝合金单丝的制备方法，其特征在于，所述熔炼包括：将纯铝锭在730～750℃下完全熔化，然后加入al-b中...
【专利技术属性】
技术研发人员：陈瑞，陈保安，韩钰，李梦琳，杨长龙，祝志祥，郑维刚，徐静，夏霏霏，张孝雷，潘学东，孙明成，
申请(专利权)人：国网智能电网研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：
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