一种非热处理型耐热铝合金单丝及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种导电率大于等于61%的非热处理型耐热铝合金单丝及其制备方法，铝合金单丝由Cu：0.1～1.5％，Zr：0.01～0.1％，B：0.01～0.2％，Si：0.01～0.2％，Fe：0.05～0.3％，Mn：0.2～0.8％，Er：0.01～0.2％和Gd：0.01～0.2％，还含有V、Ti、Cr中任意2种或3种元素，其余为Al和不可避免的微量杂质。本发明专利技术制备的铝合金单丝导电率高、耐热性好，抗拉强度达到了220MPa，采用价格较低的稀土钆Gd代替稀土钇Y对铝合金改性，降低了原材料成本。

【技术实现步骤摘要】
【
】本专利技术属于电工材料的输电线路架空导线制造
，具体涉及一种导电率大于等于61%IACS，抗拉强度达到220MPa的非热处理型耐热铝合金单丝及其制备方法。【
技术介绍
】 目前，我国架空输电线路上普遍采用钢芯铝绞线作为输配电用导线，钢芯铝绞线是由于普通电工铝导线抗拉强度低，不得不附加钢芯作为加强芯而产生。采用钢芯作为加强芯不仅增加导线重量，还会引起的磁滞和涡流损耗，降低线路传输容量。为克服这些问题通常采用耐热铝合金导线代替，为提高铝合金导线长期运行过程中的耐热性，通常在电工纯铝中加入微量合金元素如锆、钛等提高铝的再结晶温度，锆、钛合金元素的加入虽然保证了耐热性，但却引起铝导线导电率的降低，需要进一步通过加入稀土元素和硼元素控制杂质元素的存在形态提高耐热铝合金导线的导电率。中国专利CN201210189763.6公布了一种高强高导耐热铝合金导线及其制备方法，该导线由下列重量百分比的元素组成:锆Zr为0.15~0.60%,镧La为0.03~0.30%,铈Ce 为 0.03 ~0.30%,钇 Y 为 0.01 ~0.30%,铁 Fe 为 0.05 ~0.20%,硅 Si 为 0.01 ~0.10%,其他杂质元素含量<0.10%，其余为铝。方法为:配制原材料放入熔炼炉中、升温除气熔炼、造渣、除渣、连铸连轧成耐热铝合金杆材、热处理、拉丝机拉制成耐热铝合金单线。所制得的耐热铝合金导线的抗拉强度达到160MPa，导电率可达到61% IACS以上，长期运行温度可达到180°C，且经得起280°C下加热I小时考核运行，强度残存率> 90%。但上述申请的制备过程中，所制备的铝合金丝或导线的抗拉强度低，并且制备过程中所需的加热温度高且需要热处理,生产成本较高。中国专利CN201210544420.7公布了一种非热处理型高导电率中强耐热铝合金单丝及其制备方法，所述铝合金导线由下述重量百分比的元素组成ax:0.0i~0.1%，B:0.01 ~0.2%, S1:0.01 ~0.2%, Fe:0.05 ~0.3%, Mn:0.2 ~0.5%, Er:0.01 ~0.15% 和 /或Y:0.01~0.15%，还含有V、T1、Cr中任意2种或3种元素，其余为Al和不可避免的微量杂质；所述V:0.1~0.15%，T1:0.01~0.05%、Cr:0.1~0.15%。所制得的耐热铝合金导线的抗拉强度大于180MPa，导电率≥61% IACS、耐热温度≥120°C (180°C条件下保温I小时剩余强度> 90%)。这种方法制造的导线整体抗拉强度低，通常只用于IOOm及以下小档距配电线路运行，在IlOkV及以上输电线路中，导线仍需要额外加入钢芯等加强芯整体提高导体抗拉强度。【
技术实现思路
】为克服上述问题，本专利技术采用微合金化，控制多种合金元素含量，并采用稀土钆、铒改性，制造具有导电率≥61% IACS、抗拉强度大于220MPa，耐热温度≥120 °C (180°C条件下保温I小时剩余强度> 90%)的非热处理型耐热铝合金单丝，为制备高导电耐热铝合金导线提供原料基础，使耐热铝合金导线达到提高输送容量、降低输电线路损耗的目的，从而满足大容量输电线路的建设需求。为实现上述目的，本专利技术采用以下技术方案:一种非热处理型耐热铝合金单丝，由下述重量百分比的合金元素组成:Cu:0.1~1.5%，Zr:0.01 ~0.1%，B:0.01 ~0.2%，S1:0.01 ~0.2%，Fe:0.05 ~0.3%，Mn:0.2 ~0.8%,Er:0.01~0.2%，Gd:0.01~0.2%，和从丫、11、0中选出的任意2种或3种元素，其余为Al和不可避免的微量杂质；优选的，所述V、T1、Cr的中任意2种或3种元素重量百分比之和为0.01~0.35%。 另一优选的，所述V、T1、Cr的重量百分比分别为V:0.01~0.15%, T1:0.01~0.05%, Cr:0.01 ~0.15%。本专利技术所述的一种非热处理型耐热铝合金单丝，其中，Er和Gd的的重量百分比之和为 0.05% ~0.3%o本专利技术所述的一种非热处理型耐热铝合金单丝，其中，V、T1、Cr中任意2种或3种元素的重量百分比之和为0.03%~0.31%。一种非热处理型耐热铝合金单丝的制备方法，包括下述步骤:(I)冶炼:选取纯度> 99.8%的铝锭，根据铝锭化学成分选择合金元素添加量，将铝锭加热熔化后，在720~780°C下加入所述合金元素，得合金铝液；(2)合金化:搅拌上述合金铝液，通入氩气除氢、除渣，在720~780°C下合金化25 ~50min ；(3)浇铸制杆:将模具预热至200~220°C后保温，将步骤(2)所得铝液浇铸到模具内制得铝锭，经300~450°C恒温热挤压后制得尺寸为①10~60，80~200mm长的铝合金杆；(4)拉丝:将步骤(3)制得铝合金杆进行拉丝得02~3mm的单丝。所述步骤(1)中所述合金元素的加入顺序为:B、S1、Fe、Cu、Mn、V、T1、Cr元素在温度升至720~740°C时加入，并保温lOmin，Zr、Er、Gd元素在740~780°C范围加入，保温15 ~35min。本专利技术提供的非热处理型耐热铝合金单丝的制备方法，其中，步骤(3)中所述铝液的浇铸温度优选为740°C。本专利技术提供的非热处理型耐热铝合金单丝的制备方法，其中，模具预热至200~220°C，保温的时间为10~30min。本专利技术提供的非热处理型耐热铝合金单丝的制备方法，其特征在于所述步骤(1)中加入的合金元素为单质或中间合金。本专利技术提供的非热处理型耐热铝合金单丝的制备方法，其中，合金元素的加入顺序为:最后加入Zr、Er和Gd。本专利技术提供的非热处理型耐热铝合金单丝的制备方法，优选的，其中，最后加入的Zr、Er、Gd合金元素的加入温度为780°C。本专利技术提供的非热处理型耐热铝合金单丝的制备方法中，当纯铝锭完全熔化后依次放入各合金元素，其中B、S1、Fe、Cu、Mn与Al有共晶反应，合金元素较容易溶解，在熔炼过程中可直接加入铝熔液中(Ly、Er、Gd元素由于熔点较高，溶解很慢，需要较大的过热才能完全溶解，待铝液温度升至740°C以上时最后加入其中间合金，待炉温升至780°C，保温15~35min。采用铝液精炼剂并通入氩气对铝液进行除氢、除渣进行精炼，并使用搅拌机对铝液进行搅拌，使合金元素充分均匀化，合金化温度为720~780°C，添加覆盖剂后保温25~50min。对模具进行加热，防止模具温度与铝液温度相差过大引起铝液浇铸过程中引起缩孔，模具加热至200~220°C保温10~30min，然后进行铝液浇铸，浇铸成060~150mm,长20~80mm的铝锭。采用300~450°C恒温热挤压的方式将其挤成OUO~60mm的圆铝杆，然后进行拉丝。以15m/s的速度在拉丝机上冷拉丝，通过多套配模(金刚石模具)，多道次拉制，每次变形量为10%~15%，最终获得0>2~3mm的单丝。本专利技术采用的铝合金单丝中锆原子半径比铝原子半径略大，锆在铝中以置换方式进行扩散，其扩散激活能高，向亚结晶晶粒边界析出细微的Al3Zr相，它不易聚集长大，稳定性高，能防止再结晶的产生，在较高的本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种非热处理型耐热铝合金单丝，其特征在于所述铝合金导线由下述重量百分比的合金元素组成：Cu：0.1～1.5％，Zr：0.01～0.1％，B：0.01～0.2％，Si：0.01～0.2％，Fe：0.05～0.3％，Mn：0.2～0.8％，Er：0.01～0.2％，Gd：0.01～0.2％，和从V、Ti、Cr中选出的任意2种或3种元素，其余为Al和不可避免的微量杂质。

【技术特征摘要】
1.一种非热处理型耐热铝合金单丝，其特征在于所述铝合金导线由下述重量百分比的合金元素组成:Cu:0.1 ~1.5%，Zr:0.01 ~0.1%，B:0.01 ~ 0.2%, S1:0.01 ~ 0.2%,Fe:0.05 ~0.3%，Mn:0.2 ~0.8%，Er:0.01 ~0.2%，Gd:0.01 ~0.2%，和从 V、T1、Cr中选出的任意2种或3种元素，其余为Al和不可避免的微量杂质。2.如权利要求1所述的一种非热处理型耐热铝合金单丝，其特征在于所述V、T1、Cr的中任意2种或3种元素重量百分比之和为0.01~0.35%。3.如权利要求1所述的一种非热处理型耐热铝合金单丝，其特征在于所述V、T1、Cr的重量百分比为 V:0.01 ~0.15%, T1:0.01 ~0.05%, Cr:0.01 ~0.15%。4.如权利要求1所述的一种非热处理型耐热铝合金单丝，其特征在于所述Er和Gd的重量百分比之和为0.05%~0.3%。5.如权利要求1所述的一种非热处理型耐热铝合金单丝，其特征在于所述V、T1、Cr中任意2种或3种元素的重量百分比之和为0.03%~0.31%。6.如权利要求1所述的非热处理型耐热铝合金单丝的制备方法，包括下述步骤: (1)冶炼:选取纯度>99.8%的...

【专利技术属性】
技术研发人员：卢云深，韩钰，马光，陈新，祝志祥，
申请(专利权)人：国家电网公司，国网智能电网研究院，
类型：发明
国别省市：