高强高导耐热铝合金线材及制备方法技术

本发明专利技术涉及一种高强高导耐热铝合金线材。该线材由下列百分比的原料制成：铝Al98.5-99.6%、镧La0.1-0.4%、铈Ce0.1-0.4%、钪Sc0.1-0.4%、铁Fe0.01-0.2%、硅Si0.01-0.1%，钛Ti、钒V、锰Mn和铬Cr和其它杂质元素之和＜0.01%。本发明专利技术铝合金导线与现有的铝合金导线相比，同时具有高强度和高导电率，抗拉强度达到255Mpa以上，导电率可达到60.0%IACS以上，耐热性能长期运行达到180℃以上的高强度高导电率耐热铝合金导线，可以有效增加导线输电能力，同时可增大导线铁塔的间距，进一步降低投资成本。本发明专利技术铝合金导线弧垂小，铁塔的挡距一般能增加30%。可以用于人口密集的城市地区。本发明专利技术工艺采用中频炉熔炼能减少各种元素的烧损和降低材料的氧化，熔炼时间较短能提高生产率，生产过程中不用经过长时间的热处理，节约成本。

High strength and high conductivity heat-resistant aluminium alloy wire rod and preparation method thereof

The invention relates to a high-strength, high conductivity and heat-resistant aluminum alloy wire rod. The wire is composed of the following percentage of raw material: aluminum Al98.5-99.6%, La0.1-0.4%, Ce0.1-0.4%, scandium lanthanum cerium Sc0.1-0.4%, iron Fe0.01-0.2%, silicon Si0.01-0.1%, titanium, vanadium, manganese Ti V Mn and Cr Cr and other impurity elements and less than 0.01%. The invention Aluminum Alloy wire compared with the existing Aluminum Alloy wire, also has high strength and high conductivity, tensile strength more than 255Mpa, the conductivity can reach more than 60.0%IACS, high strength and high conductivity heat Aluminum Alloy wires above 180 DEG C to long-term operation of heat resistance, can effectively increase the wire transmission capacity, at the same time spacing increasing wire tower, further reducing the cost of investment. The aluminum alloy wire of the invention has small arc sag, and the stopping distance of the iron tower can generally increase by 30%. Can be used in densely populated urban areas. The process of the invention adopts the intermediate frequency furnace smelting, can reduce the burning loss of various elements and reduce the oxidation of materials, and the smelting time is shorter, and the productivity can be improved, and the cost is not saved in a production process without prolonged heat treatment.

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于合金线材制造
，具体涉及一种用于输电线路上的高强度、高 导电率以及耐热的铝导线材及其制造工艺。
技术介绍
以往，我国作为输电线用的电线主要成分是铜。众所周知，我国铜资源极为短缺， 而铝资源又十分丰富，在电线电缆可以用铜业可以用铝的情况下，为什么非得使用铜导体 呢？从国外来看，没有哪个国家像我国一样非得使用铜导体的，即便是高压和超高压电力 电缆，使用铝导体的也不计其数。法国的电线电缆80%以上为铝导体，日本的铝导线也占 50%以上。我国目前的应用量不到1%。造成这种原因的主要还是铝导线制造技术的不成熟 所致。近年来，随着科技的进步和制造技术的发展，铝合金导线的应用比例在不断的增 加。现在输电线路上用的普通钢芯铝导线、铝包钢芯导线、耐热铝导线和高强铝导线等等。 目前，我国输电线所使用的铝导线基本上仍旧是传统的钢芯铝绞线(LGJ)，由于其耐热性能 较差，输电容量受到一定限制而且输电损失较大越来越不满足实际的应用。国家电网公司 已经明确各省电力部门必须充分利用现有的电力走廊资源，这些都需要采用耐热铝合金导 线。根据我国“西电东送”、“南北互供”、“全国联网”的战略部署，远距离、大容量输电线路 的建设势在必行，同时也对输电导线提出了更高的要求。铝合金导线的重量轻、弧垂小，如 果线路设计采用同样的弧垂，采用铝合金导线的方案可以增加铁塔的挡距或者降低铁塔的 高度来减少土地占用和线路的建设费用，社会效益十分明显。这比钢芯铝绞线有更大的优 势。对应于上述要求，已知有如下的输电线导体，即通过在铝线中添加钢芯绞合，中国 专利申请号200810217991. 3的设计方案是钢芯铝绞线。与铝合金导线相比，自重增加和 弧垂大造成土地和铁塔成本的增加，不利于在人口密集的城市使用。另外，已知有如下的 电线导体，通过复杂的热处理工艺来满足一些条件，即中国专利申请号200610069052. X的 设计方案中的铝合金导线耐热性可以在210°C以上，导电率在60%IACS，其抗拉强度只有 160Mpa。而且工艺中对铝合金的热处理时间要在300°C _400°C条件下50个小时，太耗时间 和能源而导致大幅成本提高。在中国专利申请号200610030808. 6的设计方案中铝合金导 线的抗拉强度在以上，但是其导电率只有53%IACS，导电率不高造成线耗增加。
技术实现思路
为了解决现有的铝合金导线不能同时满足高强、高导和耐热的不足，本专利技术提供 一种新配方的高强高导耐热铝合金导线。本专利技术的另一目的是提供一种高强高导耐热铝合金导线的制备方法。实现上述目的的技术解决方案如下一种高强高导耐热铝合金线材由下列百分比的原料制成铝 A198. 5-99. 6%、镧 LaO. 1-0. 4%、铺 CeO. 1-0. 4%、钪 ScO. 1-0. 4%、铁 FeO. 01-0. 2%、硅 Si 0. 01-0. 1%，钛Ti、钒V、锰Mn和铬Cr和其它杂质元素之和< 0. 01%。高强高导耐热铝合金线材的最佳原料百分比如下铝A199. 15%、镧LaO. 2%、铈 CeO. 2%、钪ScO. 3%、铁FeO. 1%、硅SiO. 04%,钛Ti、钒V、锰Mn、铬Cr和其它杂质元素之和 < 0. 01%。制备高强高导耐热铝合金线材的方法包括以下操作步骤按配方称取原料放入中 频熔炼炉、升温除气熔炼、除渣静置、连铸连轧成铝合金杆、拉丝机拉制成铝合金单线、时效 热处理，在温度780-800 °C的普通熔炼条件下镧La、铈Ce和钪&在添加时，采用定制的 镧-铝、铈-铝和钪-铝中间合金，镧-铝中间合金中镧的含量为19. 51%，铈-铝中间合金 中铈的含量为20. 01%，钪-铝中间合金中钪的含量为20. 11% ； 所述时效热处理温度为200-240°C、时间为3- ； 所述拉丝机上拉制成铝合金单线时，控制润滑温度不高于90°C。本专利技术的有益技术效果体现在以下方面1、本专利技术铝合金导线与现有的铝合金导线相比，同时具有高强度和高导电率，抗拉强 度达到255Mpa以上，导电率可达到60. 0%IACS以上，耐热性能长期运行达到180°C以上的高 强度高导电率耐热铝合金导线，可以有效增加导线输电能力，同时可增大导线铁塔的间距， 进一步降低投资成本。2、本专利技术铝合金导线的成分中稀土元素主要起净化晶粒提高材料的导电率，一定 量的铁可以提高材料的强度。元素钪既能提高材料的强度又能提高材料的耐热性能。其他 元素对材料的各项性能都起坏的影响，只能在达到最好经济效益的前提下尽可能降低它们 的含量。3、本专利技术的铝合金导线弧垂小(因为弧垂受到气象条件的影响较大，所以没有具 体数据)但是在相同弧垂条件下，本导线可以增大铁塔的挡距和降低铁塔的高度。铁塔的挡 距一般能增加30%。可以用于人口密集的城市地区。4、本专利技术工艺采用中频炉熔炼能减少各种元素的烧损和降低材料的氧化。中频炉 熔炼时间较短能提高生产率，而且在生产过程中不用经过长时间的热处理，仅此一项可以 节约大量的成本。具体实施例方式通过实施例对本专利技术作进一步详细的说明。实施例1 选择A199. 80工业纯铝和定制的镧-铝(La-Al)、铈-铝(Ce-Al)和钪-铝(Sc-Al)中 间合金，各自稀土的含量质量百分比分别为19. 51%,20. 01%和20. 11% (镧-铝中间合金中 镧的含量为19. 51%，铈-铝中间合金中铈的含量为20. 01%，钪-铝中间合金中钪的含量为 20. 11%)ο 按配方铝 A199. 57%、镧 LaO. 1%、铺 CeO. 1%、钪 ScO. 1%、铁 FeO. 1% 分别称取原料 工业纯铝、上述三种中间合金和铁块加入中频炉中，在30min内快速升温到780-800°C，待 溶化后放入除气剂除气；并用钼棒在尽可能少的破坏表面氧化层的情况下缓慢搅拌，搅拌 时间为2-aiiin ；除渣，得到铝合金液体，在温度780-800°C条件，铝合金液体静置30分钟；期间对成分进行分析、补料；确保炉内各成分的重量百分比为铝A199. 57%、镧LaO. 1%、铈 CeO. 1%、钪ScO. 1%、铁FeO. 1%、硅SiO. 04%，其余为杂质元素钛Ti、钒V、锰Mn和铬Cr ；然后 让铝合金液体进入铝杆连铸连轧机组进行铸坯，铸坯温度为500°C以上，得到Φ IOmm的铝 杆；在铝合金拉丝机上拉丝，控制润滑温度不高于90°C ；经6道拉丝，得到直径为Φ 3mm的 铝线；在热处理炉内进行时效处理，时效温度为200-240°C，热处理时间为3- ；自然冷却， 得到高强度高导电率耐热铝合金线材。绞合成高强高导耐热铝合金导线，在绞合过程中要 注意不能损伤铝合金单线的表面。经测试其强度200ΜΡ 1，导电率为59.0%IACS，长期耐热 180°C强度残存率为80%，伸长率为2. 6%。将制得的高强高导耐热铝合金绞线按照GB4909-8和GB3408-2标准进行测试，采 用杭州大华仪器公司的QJ36型双臂电桥测试导电率，采用上海卓越仪器WD-Ml万能拉伸试 验机。采用湖南湘仪的材料高温强度试验仪SQW—A来测定180°C时的强度。实施例2:选择A199. 80工业纯铝和定制的镧-铝(L本文档来自技高网...

【技术保护点】
１．一种高强高导耐热铝合金线材，其特征在于由下列百分比的原料制成：铝Ａｌ９８．５－９９．６％、镧Ｌａ０．１－０．４％、铈Ｃｅ０．１－０．４％、钪Ｓｃ０．１－０．４％、铁Ｆｅ０．０１－０．２％、硅Ｓｉ　０．０１－０．１％，钛Ｔｉ、钒Ｖ、锰Ｍｎ和铬Ｃｒ和其它杂质元素之和＜０．０１％。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：黄新民，吴玉程，舒霞，郑玉春，秦兴国，
申请(专利权)人：合肥工业大学，
类型：发明
国别省市：34