專利名稱：Al-Fe-Li-RE鋁合金及其制備方法和電力電纜的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及合金技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及Al-Fe-Li-RE鋁合金及其制備方法和電力電纜。
背景技術(shù)：
鋁合金是工業(yè)中應(yīng)用最廣泛的一類有色金屬結(jié)構(gòu)材料，在航空、航天、汽車、機(jī)械 制造、船舶及化學(xué)工業(yè)中得到廣泛應(yīng)用。隨著科學(xué)技術(shù)以及工業(yè)經(jīng)濟(jì)的飛速發(fā)展，鋁合金的 需求日益增多，則鋁合金的研究也隨之深入。鋁合金的廣泛應(yīng)用促進(jìn)了鋁合金在電力行業(yè) 的發(fā)展，同時(shí)電力行業(yè)的發(fā)展又拓展了鋁合金的應(yīng)用領(lǐng)域。電力電纜是用來輸送和分配電能的資源，其基本結(jié)構(gòu)由線芯、絕緣層、屏蔽層和保 護(hù)層四部分組成。其中，線芯是電力電纜的導(dǎo)電部分，用來輸送電能，其是電力電纜的主要 部分；絕緣層將線芯與大地以及不同相的線芯間在電氣間彼此隔離，保證電能輸送，其是電 力電纜結(jié)構(gòu)中不可缺少的組成部分；保護(hù)層是保護(hù)電力電纜免受外界雜質(zhì)和水分的侵入， 以及防止外力直接損壞電力電纜。由于銅具有良好的導(dǎo)電性，銅廣泛用于電力電纜的線芯。 但是隨著銅資源的日益匱乏，而鋁的含量很豐富，以鋁代替銅受到了研究者的關(guān)注，因此鋁 合金作為電纜導(dǎo)體成為了研究的熱點(diǎn)。鋁合金電力電纜替代銅纜逐漸成為一種趨勢(shì)，并得到了廣泛應(yīng)用。現(xiàn)有技術(shù)中的 鋁合金導(dǎo)體材料，在電性能、耐腐蝕性能和機(jī)械性能等方面較為優(yōu)異，但是在抗疲勞性能方 面還是比較差，從而容易出現(xiàn)質(zhì)量問題，影響鋁合金材料的使用壽命或帶來安全隱患，因 此，鋁合金電力電纜綜合性能仍較差。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明解決的技術(shù)問題在于提供一種綜合性能較好的用于電力電纜的鋁合金及 其制備方法。有鑒于此，本發(fā)明提供了一種Al-Fe-Li-RE鋁合金，包括0. 01 1. 6wt% 的 Fe ；0. 001 0. 3wt% 的 Cu ；0. 001 0. 3wt% 的 Mg ;0. 001 0. 3wt% 的 Co ;0. 001 0. 2wt% 的 Be ;0. 001 0. 3wt% 的 Ca ;0. 001 0. 2wt% 的 Zn ;0. 001 0. 3wt% 的 Sr ;0. 001 0. 3wt% 的 Zr ；0. 002 0. 25wt% 的 Li ;0. 01 3. 0wt% 的 RE ;
大于零且小于等于O. 2wt%的Si ；
大于零且小于等于O. 8wt%的B ;
余量的鋁。
優(yōu)選的，包括O. 25 O. 6wt%的Fe。
優(yōu)選的，包括O. Γ0. 6wt% 的 RE。
優(yōu)選的，包括O. 01 O. 15wt%的Li。
本發(fā)明提供了一種Al-Fe-Li-RE鋁合金的制備方法，包括以下步驟
a)鑄造如下成分的鋁合金鑄錠0. ΟΓ . 6wt %的Fe，O. ΟΟΓΟ. 3wt%的Cu， 0. 00Γο. 3wt% 的 Mg,0. 00Γ0. 3wt% 的 Co,0. 00Γθ. 2wt% 的 Be,0. 00Γ0. 3wt% 的 Ca, 0. 00Γθ. 2wt% 的 Ζη，0· 001 0. 3wt% 的 Sr，O. 002 0. 25wt% 的 Li，0. 001 0. 3wt% 的 Zr， 0. 0Γ3. 0wt%的RE，大于零且小于等于0. 2wt %的Si，大于零且小于等于0. 8wt%的B和余量的招;
b)將所述鋁合金鑄錠進(jìn)行均勻化處理，將均勻化處理后的鋁合金鑄錠進(jìn)行軋制， 得到鋁合金桿材；
c)將步驟b)得到的鋁合金桿材進(jìn)行間歇式退火處理；
d)將步驟c)得到的鋁合金桿材進(jìn)行時(shí)效處理，得到鋁合金。
優(yōu)選的，所述均勻化處理的溫度為45(T550°C，所述均勻化處理的時(shí)間為6 16h， 所述均勻化處理的升溫速度為3 8°C /min。
優(yōu)選的，所述步驟c )具體為
將步驟b)得到的鋁合金桿材加熱至28(T350°C，保溫2 8h后進(jìn)行降溫，溫度降至 150^200 0C，保溫2 4h后冷卻。
優(yōu)選的，所述時(shí)效處理在電場(chǎng)強(qiáng)度為5 15KV/cm均勻電場(chǎng)中進(jìn)行。
優(yōu)選的，所述時(shí)效處理的溫度為25(T320°C，所述時(shí)效處理的時(shí)間為4 20h。
本發(fā)明還提供了一種電力電纜，包括線芯、絕緣層、屏蔽層和保護(hù)層，所述線芯為上述方案所述的鋁合金或上述方案所制備的鋁合金。
本發(fā)明提供了一種Al-Fe-Li-RE鋁合金，本發(fā)明以鋁為基，添加了微量的鐵，鋁能與鐵形成Al3Fe,析出的Al3Fe彌散粒子抑制了合金的蠕變變形，部分Fe還與RE形成AlFeRE 化合物析出，析出相AlFeRE能增強(qiáng)合金的抗疲勞性能和高溫運(yùn)行的耐熱性能，且稀土化合物析出相還能提高屈服極限強(qiáng)度；添加的銅元素與鋁形成Θ相，而Θ相起固溶強(qiáng)化和彌散強(qiáng)化作用，提高了鋁合金的拉伸強(qiáng)度和屈服強(qiáng)度；鍶在熔體中能夠形成Al7Sr8、Al4Sr3、AlSr2 和AlSr3等多種合金元素，能起到高溫強(qiáng)化作用，提高高溫蠕變性能；鋯在合金中能夠形成細(xì)小的彌散強(qiáng)化相，提高鋁合金在高溫運(yùn)行下的熱穩(wěn)定性，且Zr與Fe、Cu、Al形成復(fù)雜的合金化合物，能夠改善合金的抗疲勞性能；娃能夠促進(jìn)Al3Zr的析出，提高抗拉強(qiáng)度；Si還能與Mg形成Mg-Si金屬化合物，改善鋁合金的熱性能；硼能夠細(xì)化晶粒，形成細(xì)小的彌散析出相，硼還能提高鋁合金的強(qiáng)度和延伸性能，并使得合金具有較好的抗疲勞強(qiáng)度；鋰在鋁合金熔體中形成Al2Li3、AlLi2和AlLi5等彌散性高溫強(qiáng)化相，從而提高鋁合金的硬度、耐腐蝕性能和韌性。稀土元素作為表面活性元素，可集中分布在晶界上，降低相與相之間的拉力，從而使晶粒細(xì)化。本發(fā)明通過對(duì)合金元素的選擇及含量的控制，有利于鋁合金綜合性能的提聞。
本發(fā)明還提供了一種Al-Fe-Li-RE鋁合金的制備方法，首先通過鑄錠進(jìn)行均勻化處理，均勻化處理使鑄錠受熱均勻，且優(yōu)化合金的組織結(jié)構(gòu)；然后將均勻化處理的鋁合金鑄錠軋制成桿材進(jìn)行間歇式退火處理，消除機(jī)械加工過程中產(chǎn)生的內(nèi)應(yīng)力和對(duì)微觀結(jié)構(gòu)的損傷，優(yōu)化晶體結(jié)構(gòu)，恢復(fù)線材的電性能，優(yōu)化機(jī)械性能，使材料的拉伸性能、柔韌性能和抗疲勞性能保持較好的匹配；再將退火處理后的鋁合金桿材在均勻電場(chǎng)中進(jìn)行時(shí)效處理，通過時(shí)效處理可以使整個(gè)材料的性能達(dá)到均勻分布，各項(xiàng)性能綜合指標(biāo)達(dá)到俱佳的匹配。本發(fā)明通過對(duì)鋁合金制備方法的優(yōu)化，使材料的拉伸性能、柔韌性能、電性能、耐腐蝕性能和抗疲勞性能方面保持較好的匹配，并且使整個(gè)材料的性能達(dá)到均勻分布，從而得到綜合性能較好的鋁合金。
具體實(shí)施方式
為了進(jìn)一步理解本發(fā)明，下面結(jié)合實(shí)施例對(duì)本發(fā)明優(yōu)選實(shí)施方案進(jìn)行描述，但是應(yīng)當(dāng)理解，這些描述只是為進(jìn)一步說明本發(fā)明的特征和優(yōu)點(diǎn)，而不是對(duì)本發(fā)明權(quán)利要求的限制。
本發(fā)明實(shí)施例公開了一種Al-Fe-Li-RE鋁合金，包括
O. 01 I. 6wt% 的 Fe ；
O. 001 O. 3wt% 的 Cu ；
O. 001 O. 3wt% 的 Mg ；
O. 001 O. 3wt% 的 Co ；
O. 001 O. 2wt% 的 Be ；
O. 001 O. 3wt% 的 Ca ；
O. 001 O. 2wt% 的 Zn ；
O. 001 O. 3wt% 的 Sr ；
O. 001 O. 3wt% 的 Zr ；
O.002 O. 25wt% 的 Li ；
O. OI 3. Owt% 的 RE ；
大于零且小于等于O. 2wt%的Si ；
大于零且小于等于O. 8wt%的B ；
余量的招。
按照本發(fā)明，鐵作為特征微合金元素，由于鋁能與鐵形成Al3Fe,析出的Al3Fe彌散顆粒抑制了合金的蠕變變形，并提高連接的穩(wěn)定性。Fe可以提高鋁基的抗張強(qiáng)度、屈服極限以及耐熱性能，同時(shí)還可以提高合金的塑性。在鋁合金的制備過程中，合金中部分Fe以 Al3Fe的形式析出，部分Fe與RE形成AlFeRE化合物析出，高溫退火處理后，F(xiàn)e在鋁基中的固溶更小，則Fe對(duì)合金的電性能影響很??；但是這些彌散析出相能增強(qiáng)合金的抗疲勞性能和高溫運(yùn)行的耐熱性能，且稀土化合物析出相還能提高屈服極限強(qiáng)度。合金中Fe的含量在 O. 01wt%以下，對(duì)鋁基性能改變很小，起不到效果，但是Fe的含量不能太高，若超過I. 6wt%, 鋁基電性能的削弱較為明顯，對(duì)于用于電線電纜導(dǎo)體、電纜附件及電器領(lǐng)域方面的使用會(huì)有影響，因此總體含量控制I. 6wt%以下效果較好。所述Fe的含量為O. 0Γ1. 6wt%，優(yōu)選為 O. 20 1· Owt%,更優(yōu)選為 O. 25 O. 6wt%,更優(yōu)選為 O. 30 0· 45wt%。
銅是鋁合金中的基本強(qiáng)化元素，它與鋁形成Θ (Al2Cu)相，而Θ相具有固溶強(qiáng)化和彌散強(qiáng)化的作用，能夠有效的提高鋁合金的拉伸強(qiáng)度和屈服強(qiáng)度。若銅的含量小于O. 001wt%，則對(duì)鋁合金的機(jī)械性能改善不明顯，若含量超過O. 3wt%，則降低電導(dǎo)率。另外， Cu還能改善鋁合金熱性能。所述Cu的含量為O. ΟΟΓΟ. 3wt%，優(yōu)選為O. 008 O. 28wt%，更優(yōu)選為O. 01 O. 25wt%，更優(yōu)選為O. 05 O. 20wt%，最優(yōu)選為O. 10 0· 15wt%。
本發(fā)明在鋁合金中還添加了原子半徑比較大的鎂元素，鎂能夠使晶格產(chǎn)生畸變， 引起固溶硬化；同時(shí)鎂還可以提高鋁合金的耐腐蝕性和耐熱性能。但是鎂的含量不應(yīng)超過 O. 3wt%，太高則會(huì)導(dǎo)致電阻過多增大以及耐熱性能的降低。所述鎂的含量為O. 00Γ0. 3wt%, 優(yōu)選為0. 005 0. 25wt%，更優(yōu)選為0. ΟΓΟ. 20wt%，最優(yōu)選為0. 05 0. 15wt%。
按照本發(fā)明，選用高活性元素鈷作為合金化微量添加元素，鈷在合金中能夠形成 A1Co、A13Co2、A1Co2等多種彌散性高溫強(qiáng)化相；它與鐵共存時(shí)在枝晶間形成Al4 (CoFe)等復(fù)雜的強(qiáng)化相，阻礙位錯(cuò)、阻止晶?；疲行У靥岣吡撕辖鹗覝睾透邷叵碌目蛊诤涂谷渥冃阅?，從而提高鋁合金的耐熱性。所述鈷的含量為0. 00Γ0. 3wt%，優(yōu)選為0. 003 0. 28wt%, 更優(yōu)選為0. 005 0. 25wt%，最優(yōu)選為0. ΟΓΟ. 20wt%，最優(yōu)選為0. 055 0. 18wt%。
鈹(Be)在合金中形成α、β彌散性高溫強(qiáng)化相，可防止合金元素的氧化、燒損和吸氣，提高合金的冶煉質(zhì)量及表面氧化膜的致密度。Be還能使雜質(zhì)鐵由針狀變?yōu)閳F(tuán)粒狀，可防止?jié)沧r(shí)砂型鑄件與模型反沖。由于Be對(duì)氧和氮有高度親和力，所以它在熔體脫氣時(shí)是高效的，從而能夠得到表面光潔度較好，強(qiáng)度較高，以及延展性得到改善的優(yōu)質(zhì)鑄件。另一方面，合金中加入Be能使脆性的Fe金屬間晶體由大的針狀形和層狀形轉(zhuǎn)變成小的等軸晶體，改善合金的強(qiáng)度和延展性，并能夠允許鋁合金中有較高的Fe含量。Be還能改善鋁合金的流動(dòng)性，使熔體的流動(dòng)性增加，并能提高合金的抗拉強(qiáng)度和屈服極限。按照本發(fā)明，所述 Be的含量為0. 00Γ0. 2wt%，優(yōu)選為0. 005 0. 18wt%，更優(yōu)選為0. 10 0· 15wt%。
鈣(Ca)元素作為復(fù)雜化合物的特征添加元素，在合金熔體中形成Al4Ca、Al2Ca3、 AlCa2等金屬化合物，能夠強(qiáng)化鋁合金的高溫性能，增強(qiáng)鋁合金的耐熱性能和抗疲勞性能， 其在0. 3wt%以下不會(huì)對(duì)鋁合金的電性能造成太大影響。所述鈣的含量為0. 00Γ0. 3wt%, 優(yōu)選為0. 004 0. 28wt%,更優(yōu)選為0. 0 Γ0. 25wt%,最優(yōu)選為0. 05 0. 20wt%,最優(yōu)選為 0. 08 0. 15wt%，最優(yōu)選為 0. 10 0· 12wt%0
本發(fā)明在鋁合金中添加了微量的鋅，鋅在熔體中與Al形成REAl2Zn3、Fe3Al2Zn 等多種金屬化合物，能起到改善鋁合金的抗拉性能，且在一定程度能有效的改善鋁合金的高溫防腐蝕性能，還能夠提高鋁合金的耐磨性能。所述鋅的含量為0.001、. 2wt%， 優(yōu)選為0. 005 0. 18wt%,更優(yōu)選為0. ΟΓΟ. 15wt%,更優(yōu)選為0. 05 0. 12wt%,最優(yōu)選為 0. 08 0. 10wt%o
鍶(Sr)元素作為復(fù)雜化合物的特征添加元素，在熔體中能夠形成Al7Sr8、Al4Sr3、 AlSr2和AlSr3等多種合金元素，能起到高溫強(qiáng)化作用，提高高溫蠕變性能。其次，Sr加入鋁合金中，在鑄軋時(shí)能防止鋁合金高溫開裂，避免鑄造中出現(xiàn)不必要的影響，降低工藝成本， 提高一次性加工成功率。所述鍶的含量為0. 00Γ0. 3wt%，優(yōu)選為0. 005 0. 28wt%，更優(yōu)選為 0. ΟΓΟ. 26wt%，更優(yōu)選為 0. 06 0. 24wt%，更優(yōu)選為 0. 10 0· 20wt%，最優(yōu)選為 0. 12 0. 15wt%。
鋯(Zr)元素作為復(fù)雜化合物的特征添加元素，其通過在合金中形成細(xì)小的彌散強(qiáng)化相，達(dá)到高溫強(qiáng)化作用，提高鋁合金在高溫運(yùn)行下的熱穩(wěn)定性；另一方面，Zr與 Fe、Cu和Al形成復(fù)雜的合金化合物，能夠改善鋁合金的抗疲勞性能。所述鋯的含量為 0. 00Γ0. 3wt%,優(yōu)選為 0. 005 0. 25wt%,更優(yōu)選為 0. θΓθ. 20wt%,更優(yōu)選為 0. 05 0. 15wt%,最優(yōu)選為 O. 1(Γθ· 12wt%。
娃(Si)能夠促進(jìn)Al3Zr的析出，提高抗拉強(qiáng)度；Si還能與Mg形成Mg-Si金屬化合物，改善鋁合金的熱性能。但是Si的含量不宜超過0.2%，否則會(huì)導(dǎo)致電性能明顯下降，且鑄條易產(chǎn)生缺陷，在軋制和絞制過程中容易出現(xiàn)斷裂現(xiàn)象。所述硅的含量大于零小于等于 O. 2wt%，優(yōu)選為 O. 001 O. 18wt%，更優(yōu)選為 O. 05 O. 15wt%，最優(yōu)選為 O. 08 O. 12wt%。
本發(fā)明將硼(B)加入鋁基中，能夠細(xì)化晶粒，形成細(xì)小的彌散析出相，由于合金中存在大量的這種彌散相，晶粒的長(zhǎng)大也受到阻礙，因而能顯著提高再結(jié)晶溫度，延長(zhǎng)再結(jié)晶孕育期，降低再結(jié)晶速度。另一方面，硼還能提高鋁合金的強(qiáng)度和延伸性能，并使得合金具有較好的抗疲勞強(qiáng)度。B還能與Zr和Al形成復(fù)雜化合物，提高合金的熱性能。所述硼的含量為大于零小于等于O. 8wt%，優(yōu)選為O. ΟΟΓΟ. 70wt%，更優(yōu)選為O. ΟΓΟ. 65wt%，更優(yōu)選為 0. 10 0· 5wt%，更優(yōu)選為 0. 25 0. 45wt%，最優(yōu)選為 0. 30 0· 40wt%。
按照本發(fā)明，鋁合金中添加了鋰元素，鋰(Li)元素作為復(fù)雜化合物的特征添加元素，在合金熔體中形成Al2Li3、AlLijPAlLi5等彌散性高溫強(qiáng)化相，從而提高鋁合金的硬度、 耐腐蝕性能以及韌性。所述鋰的含量為0. 002 0. 25wt%,優(yōu)選為0. 005 0. 20wt%,更優(yōu)選為 0. θΓθ. 15wt%，最優(yōu)選為 0. 05 0. 10wt%o
本發(fā)明在鋁合金中添加了稀土元素，所述稀土元素能提高合金的導(dǎo)電性，由于稀土元素能細(xì)化晶粒，并與合金中的Fe、Cu等元素形成穩(wěn)定的化合物從晶體中析出，降低電解質(zhì)的初晶溫度，使離子在電場(chǎng)的作用下運(yùn)動(dòng)速度加快，減少濃差過電位，從而使鋁合金的電阻率降低。另一方面，稀土元素與氫、氧、氮等元素的親和力比鋁更大，形成多種化合物， 因而稀土是合金中除氣、脫氮、造渣、中和微量低熔點(diǎn)雜質(zhì)和改變雜質(zhì)狀態(tài)的凈化機(jī)，能夠起到較好的精煉作用，使得合金變得更純凈，從而使電阻率得到很大的提高，導(dǎo)電率能達(dá)到60%IACS。另一方面，稀土元素能形成致密氧化膜結(jié)構(gòu)，對(duì)于提高合金的氧化性和耐電化學(xué)腐蝕起到極好的效果，提高了鋁合金的使用壽命。此外，稀土為表面活性元素，可集中分布在晶界面上，降低相與相之間的拉力，因此使形成臨界尺寸晶核的功減小，結(jié)晶核數(shù)量增加，從而使晶粒細(xì)化。其次，經(jīng)過熔煉、高溫退火和均勻電場(chǎng)中時(shí)效處理后，F(xiàn)e在Al中與RE 形成復(fù)雜的鋁鐵稀土金屬，提高了合金的抗疲勞極限和屈服極限，增加合金在實(shí)際應(yīng)用中的使用效果和使用壽命。
所述稀土元素RE 為鑭(La)、鈰(Ce)、鐠(Pr)、釹(Nd)、钷(Pm)、釤(Sm)、銪(Eu)、 釓(Gd)、鋱(Tb)、鏑(Dy)、欽(Ho)、鉺(Er)、銩(Tm)、鐿(Yb)、镥(Lu) JjUSc)和釔(Y)中的一種或多種，優(yōu)選為Pm、Sm、Eu、Gd、Tb、Dy、Ho、Tm和Lu中的一種或多種。其中，稀土 Pm在合金中形成Al11PmfAlPm2等6種活性金屬化合物；稀土 Sm在合金中形成AlnSm4、Al3Snu Al2Snu AISm、AlSm3等活性金屬化合物；稀土 Eu在合金中形成EuA14、EuAl2> EuAl等活性金屬化合物；稀土 Gd在合金中形成Al4GcTAl17Gd2等7種難熔性金屬化合物；稀土 Tb在合金中形成Al3Tb、Al2Tb, AlTb, AlTb2, AlTb3等難熔活性金屬化合物；稀土 Dy在合金中形成 Al5Dy^Al17Dy2等8種難熔活性金屬化合物；稀土 Ho在合金中形成A15H03、A13H0、A1H02、A1H03 等難熔活性金屬化合物；稀土 Tm在合金中形成Al3Tm2、Al3Tnu AlTm、AlTm3等難熔活性金屬化合物；稀土 Lu在合金中形成A17Lu3、A15Lu3、A12Lu3、A1Lu2、AlLu3等難熔活性金屬化合物。 上述高熔點(diǎn)的活性金屬化合物彌散分布于呈網(wǎng)狀或骨架狀的晶間和枝晶間，并與基體牢固結(jié)合，起到了強(qiáng)化和穩(wěn)定晶界的作用。同時(shí)，還可中和金屬液中的元素Fe、Cu等元素，形成高熔點(diǎn)的化合物或使它們從枝晶間整個(gè)晶體組織內(nèi)均勻分布，消除了枝晶組織，以提高合金材料的綜合性能。所述稀土元素的含量為O. 0Γ3. 0wt%，優(yōu)選為O. 03^2. 5wt%,更優(yōu)選為 O. 05 I. 5wt%，最優(yōu)選為 O. Γθ. 6wt%0
按照本發(fā)明，對(duì)于鋁合金中的基體鋁，可以采用工業(yè)用的A199. 70的純鋁，使本發(fā)明制備的鋁合金具有原料供應(yīng)充足、成本低、采購方便等優(yōu)勢(shì)；同時(shí)鋁基還可以采用精鋁或高純級(jí)鋁作為基體合金，該鋁基比普通鋁基材料具有更高的品質(zhì)，加工成的產(chǎn)品在電性能和機(jī)械性能方面更具優(yōu)勢(shì)。
本發(fā)明提供了一種Al-Fe-Li-RE 鋁合金，包括0· θΓ . 6wt% 的 Fe，O. ΟΟΓΟ. 3wt% 的 Mg, O. 00Γ0. 3wt% 的 Co，0· 00Γ0. 2wt% 的 Be，O. 00Γ0. 3wt% 的 Ca, O. 00Γ0. 2wt% 的 Zn, 0. 00Γ0. 3wt% 的 Sr, O. 00Γ0. 3wt% 的 Zr, 0. 002 0. 25wt% 的 Li，0· 01 3· 0wt% 的 RE,大于零且小于等于0. 2wt%的Si，大于零且小于等于0. 8wt%的B和余量的鋁。本發(fā)明以鋁為基，添加了微量的鐵，鋁能與鐵形成Al3Fe,析出的Al3Fe彌散粒子抑制了合金的蠕變變形，部分Fe 還與RE形成AlFeRE化合物析出，析出相AlFeRE能增強(qiáng)合金的抗疲勞性能和高溫運(yùn)行的耐熱性能，且稀土化合物析出相還能提高屈服極限強(qiáng)度；銅與鋁形成Θ相，對(duì)于提高鋁合金的拉伸強(qiáng)度和屈服強(qiáng)度起到了較好的效果；鈣在合金熔體中能夠形成金屬化合物，從而強(qiáng)化合金的高溫性能，增強(qiáng)合金的耐熱性能和抗疲勞性能；鋅與Al形成REAl2Zn3、Fe3Al2Zn等多種金屬化合物，起到改善合金的抗拉性能，且在一定程度有效的改善鋁合金的高溫防腐蝕性能；銀在熔體中能夠形成Al7Sr8、Al4Sr3、AlS;r2和AlSr3等多種合金元素,能起到高溫強(qiáng)化作用，提高高溫蠕變性能；鋯能夠在合金中形成細(xì)小的彌散強(qiáng)化相，提高合金在高溫運(yùn)行下的熱穩(wěn)定性，且Zr能與Fe、Cu、Al形成復(fù)雜的合金化合物,能夠改善合金的抗疲勞性能； 娃能夠促進(jìn)Al3Zr的析出，提高抗拉強(qiáng)度；Si還能與Mg形成Mg-Si金屬化合物，改善招合金的熱性能；硼能夠細(xì)化晶粒，形成細(xì)小的彌散析出相，硼還能提高鋁合金的強(qiáng)度和延伸性能，并使得合金具有較好的抗疲勞強(qiáng)度；鋰在合金熔體中形成Al2Li3、AlLi2和AlLi5等彌散性高溫強(qiáng)化相，從而提高鋁合金的硬度、耐腐蝕性能和韌性。稀土元素為表面活性元素，可集中分布在晶界面上，降低相與相之間的拉力，從而使晶粒細(xì)化。本發(fā)明通過添加多種金屬元素及對(duì)元素含量的控制，有利于鋁合金綜合性能的提高。
本發(fā)明還提供了一種Al-Fe-Li-RE鋁合金的制備方法，包括以下步驟
a)將如下成分的原料鑄造，得到鋁合金鑄錠0. ΟΓ . 6wt%的Fe，0. 00Γ0. 3wt% 的 Cu,0. 00Γ0. 3wt% 的 Mg,0. 00Γθ. 3wt% 的 Co,0. 00Γθ. 2wt% 的 Be,0. 00Γθ. 3wt% 的 Ca，0. 00Γ0. 2wt% 的 Ζη,Ο. 00Γ0. 3wt% 的 Sr，O. 00Γ0. 3wt% 的 Zr，O. 002 0. 25wt% 的 Li, 0. 0Γ3. 0wt%的RE，大于零且小于等于0. 2wt%的Si，大于零且小于等于0. 8wt%的B和余量的招;
b)將所述鋁合金鑄錠進(jìn)行均勻化處理，將均勻化處理后的鋁合金鑄錠進(jìn)行軋制， 得到鋁合金桿材；
c)將步驟b)得到的鋁合金桿材進(jìn)行間歇式退火處理；
d)將步驟c)得到的鋁合金桿材進(jìn)行時(shí)效處理，得到鋁合金。
按照本發(fā)明，步驟a)為鑄造工序，得到鋁合金鑄錠，為了使各種元素充分熔解，均勻分布，作為優(yōu)選方案，上述鑄造工藝具體包括將鋁錠投入熔爐中，在密閉環(huán)境中加熱至 72(T800°C并保溫，待鋁錠熔化后再加入 Fe、Cu、Mg、Co、Be、Ca、Zn、Sr、Zr、Si、B 和 Li 或Al_Fe、Al-Cu> Al-Mg> Al_Co、Al_Be、Al-Ca> Al-Zn> Al-Sr > Al-Zr > Al-Si、Al-B 和 Al-Li 中間合金，攪拌均勻后，加入稀土元素RE，得到合金熔體；將所述合金熔體加入精煉劑，進(jìn)行爐內(nèi)精煉，保溫2(T40min，得到合金液；將所述合金液經(jīng)除氣、除渣，進(jìn)入鑄造機(jī)進(jìn)行鑄造， 得到鋁合金鑄錠。由于鋁不易燒損，且加入量較多，因此先將鋁加入熔煉爐，而后加入其它金屬元素。本發(fā)明合金元素優(yōu)選采用上述順序加入，使各種元素熔煉后不發(fā)生損耗，同時(shí)各種元素能夠充分熔解，均勻分布。
步驟b)為均勻化處理階段，所述均勻化處理的溫度優(yōu)選為45(T550°C，更優(yōu)選為 4800C 520°C，所述均勻化處理的時(shí)間優(yōu)選為2 8h，更優(yōu)選為3 6h。將鋁合金鑄錠進(jìn)行均勻化處理，能夠保證鑄錠在軋制桿材的過程中，其強(qiáng)度和延展性具有較好的匹配，從而避免采用傳統(tǒng)方式導(dǎo)致材料微觀結(jié)構(gòu)的破壞而進(jìn)一步影響加工性能。為了保證鑄錠受熱均勻， 優(yōu)化合金的組織結(jié)構(gòu)，避免合金在加工過程中由于升溫或降溫過快導(dǎo)致內(nèi)部結(jié)構(gòu)缺陷的產(chǎn)生，所述均勻化處理的升溫速度優(yōu)選為3 8°C /min，更優(yōu)選為5°C /min。將鋁合金鑄錠進(jìn)行均勻化處理后，則將鋁合金鑄錠軋制，得到鋁合金桿材。
隨后將鋁合金桿材進(jìn)行熱處理，首先將鋁合金桿材在退火爐中進(jìn)行間歇退火處理。所述間歇退火處理具體為將所述鋁合金桿材加熱至28(T350°C，保溫2 8h后進(jìn)行降溫，溫度降至15(T20(TC，保溫2 4h后冷卻。為了避免鋁合金材料在高溫下發(fā)生氧化而導(dǎo)致材料在電性能和表面耐腐蝕性能方面減弱，所述退火處理優(yōu)選在惰性氣氛下進(jìn)行。本發(fā)明采用間歇式分步退火處理，并逐步降溫冷卻，該種處理方式可以消除機(jī)械加工過程中產(chǎn)生的內(nèi)應(yīng)力和對(duì)微觀結(jié)構(gòu)的損傷，優(yōu)化晶體結(jié)構(gòu)，恢復(fù)線材的電性能，優(yōu)化機(jī)械性能，使材料的拉伸性能、柔韌性能和抗疲勞性能方面保持較好的匹配。
在將鋁合金桿材進(jìn)行退火處理后，則將退火處理后的鋁合金桿材進(jìn)行時(shí)效處理。 所述時(shí)效處理優(yōu)選在電場(chǎng)強(qiáng)度為5 15KV/cm均勻電場(chǎng)中進(jìn)行。所述時(shí)效處理的溫度優(yōu)選為 25(T320°C，更優(yōu)選為28(T300°C，所述時(shí)效處理的時(shí)間優(yōu)選為4 20h，更優(yōu)選為8 15h，最優(yōu)選為l(Tl3h。在退火處理技術(shù)的基礎(chǔ)上進(jìn)行時(shí)效處理，可以進(jìn)一步彌補(bǔ)退火處理過程中熱量傳導(dǎo)不均，導(dǎo)致材料內(nèi)外性能分布不均或局部缺陷的特點(diǎn)。通過時(shí)效處理可以使整個(gè)材料的性能達(dá)到均勻分布，各項(xiàng)性能綜合指標(biāo)達(dá)到俱佳的匹配。因此退火處理和時(shí)效處理，兩者有效的結(jié)合，對(duì)于材料整體性能的優(yōu)化起到了至關(guān)重要的作用，二者缺一不可。本發(fā)明優(yōu)選在高強(qiáng)度的均勻電場(chǎng)中進(jìn)行時(shí)效處理，第一方面改變了原子的排列、匹配和遷移，第二方面，提高了合金元素的固溶程度，誘發(fā)了 Tl相的均勻形核，提高了合金的屈服強(qiáng)度；使均勻化處理的樣品進(jìn)行時(shí)效處理后，析出相均勻彌散分布，合金的力學(xué)性能大大提高；第三方面，改變了細(xì)小晶體組織的析出形態(tài)和數(shù)量，使材料固態(tài)相變中發(fā)生形態(tài)、大小、分布等取向得以控制，從而控制材料的組織，最終獲得優(yōu)良的機(jī)械性能和電氣性能。
本發(fā)明還提供了一種鋁合金的制備方法，首先通過鑄錠進(jìn)行均勻化處理，然后將均勻化處理的鋁合金鑄錠軋制成桿材再放入退火爐中，進(jìn)行退火處理，再在均勻電場(chǎng)中進(jìn)行時(shí)效處理，使材料的拉伸性能、柔韌性能、電性能、耐腐蝕性能和抗疲勞性能方面保持較好的匹配，并且使整個(gè)材料的性能達(dá)到均勻分布，從而得到綜合性能較好的鋁合金。本發(fā)明的鋁合金材料通過添加多種合金元素以及采用熱處理技術(shù)，極大的提高了純鋁的耐熱性能，使得該鋁合金材料長(zhǎng)期運(yùn)行溫度在230°C，蠕變現(xiàn)象較小，抗拉強(qiáng)度保持91%的殘存率， 保障了在高溫運(yùn)行下機(jī)械性能改變較小，同時(shí)抗疲勞性能也獲得了很好的提高，鋁合金的反復(fù)彎折次數(shù)達(dá)到37次，這樣可避免用作導(dǎo)體線芯在安裝過程中出現(xiàn)的不同程度的損失； 且通過熱處理技術(shù)使得合金的柔韌性相當(dāng)好，電纜安裝彎曲半徑在4倍電纜外徑以上，大大提高了鋁合金的延展性，延伸率超過31%，不會(huì)由于拉力作用而容易出現(xiàn)損傷現(xiàn)象，且加工性能非常好，適用于拉制成單絲直徑在O. Imm以上大小不等的單絲。
本發(fā)明還提供了一種電力電纜，所述電力電纜包括線芯、絕緣層、屏蔽層和保護(hù)層，所述線芯為鋁合金，所述鋁合金含有O. 01 I. 6wt%的Fe，O. ΟΟΓΟ. 3wt%的Cu， O. 00Γθ. 3wt% 的 Mg, O. 00Γθ. 3wt% 的 Co,0. 00Γ0. 2wt% 的 Be,0. 00Γθ. 3wt% 的 Ca, 0. 00Γθ. 2wt% 的 Ζη，0· 001 0. 3wt% 的 Sr，O. 001 0. 3wt% 的 Zr，0. 002 0. 25wt% 的 Li， 0. 0Γ3. 0wt%的RE，大于零小于等于0. 2wt%的Si，大于零小于等于0. 8wt%的B和余量的鋁；所述鋁合金的制備方法由按照上述方案的方法制備。所述電力電纜的制備方法本發(fā)明沒有特殊的限制，為本領(lǐng)域技術(shù)人員熟知的方式即可。
將本發(fā)明上述方案中的鋁合金作為電力電纜的線芯，可使電力電纜具有較好的綜合性能，實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明本發(fā)明制備的鋁合金導(dǎo)電率大于60%，抗拉強(qiáng)度大于120MPa，斷裂伸長(zhǎng)率大于31%，長(zhǎng)期運(yùn)行耐熱溫度能達(dá)到230°C，且耐熱運(yùn)行試驗(yàn)后強(qiáng)度殘存率能達(dá)到 91%, 90度反復(fù)彎折次數(shù)達(dá)到37次，400h耐腐蝕性能質(zhì)量損失小于0. 9g/m2 · hr，最小彎曲半徑大于4倍電纜外徑，單絲最小直徑大于0. lm。
為了進(jìn)一步理解本發(fā)明，下面結(jié)合實(shí)施例對(duì)本發(fā)明提供的鋁合金及其制備方法進(jìn)行詳細(xì)說明，本發(fā)明的保護(hù)范圍不受以下實(shí)施例的限制。
實(shí)施例I
(I)將鋁錠投入熔爐中，加熱使之熔化并在720°C下保溫，熔化過程在密封環(huán)境內(nèi)完成；先加入Fe、Cu、Mg、Co、Be、Ca、Zn、Sr、Zr、Si、B和Li，攪拌均勻后再加入稀土 RE攪拌 20min直至充分?jǐn)嚢杈鶆颍o置保溫30min ;然后對(duì)上述合金熔體進(jìn)行爐內(nèi)精煉；在合金熔體中加入精煉劑，并攪拌均勻，再靜置保溫30min，熔體精煉在密封環(huán)境中操作；精煉后打渣、靜置、調(diào)溫至650°C，合金液傾倒出爐，再經(jīng)除氣、除渣處理后，進(jìn)入鑄造機(jī)進(jìn)行鑄造，得到招合金鑄錠，鑄錠成分列于表I ;
(2)將步驟(I)得到的鋁合金鑄錠進(jìn)行5°C /min的速度升溫，溫度至450°C，保溫 6h后軋制成桿材；
(3)將步驟(2)得到的桿材在惰性氣氛下進(jìn)行退火處理，加熱至280°C保溫2h，再將退火溫度降至150°C保溫3h，冷卻至室溫；
(4)將步驟(3)得到的桿材在電場(chǎng)強(qiáng)度為5kV/cm的均勻電場(chǎng)中進(jìn)行時(shí)效處理，時(shí)效溫度為250°C，時(shí)效時(shí)間為4h，得到鋁合金。
將按照上述方法制備的鋁合金進(jìn)行性能測(cè)試，結(jié)果參見表2。
實(shí)施例2
(I)將鋁錠投入熔爐中，加熱使之熔化并在740°C下保溫，熔化過程在密封環(huán)境內(nèi)完成；先加入Fe、Cu、Mg、Co、Be、Ca、Zn、Sr、Zr、Si、B和Li，攪拌均勻后再加入稀土 RE攪拌 20min直至充分?jǐn)嚢杈鶆?，靜置保溫30min ;然后對(duì)上述合金熔體進(jìn)行爐內(nèi)精煉；在合金熔體中加入精煉劑，并攪拌均勻，再靜置保溫30min，熔體精煉在密封環(huán)境中操作；精煉后打渣、靜置、調(diào)溫至720°C，合金液傾倒出爐，再經(jīng)除氣、除渣處理后，進(jìn)入鑄造機(jī)進(jìn)行鑄造，得到招合金鑄錠，鑄錠成分列于表I ;
(2)將步驟(I)得到的鋁合金鑄錠進(jìn)行3°C /min的速度升溫，溫度至550°C，保溫 16h后軋制成桿材；
(3)將步驟(2)得到的桿材在惰性氣氛下進(jìn)行退火處理，加熱至360°C保溫8h，再將退火溫度降至200°C保溫2h，冷卻至室溫；
(4)將步驟(3)得到的桿材在電場(chǎng)強(qiáng)度為15kV/cm的均勻電場(chǎng)中進(jìn)行時(shí)效處理，時(shí)效溫度為320°C，時(shí)效時(shí)間為20h，得到鋁合金。
將按照上述方法制備的鋁合金進(jìn)行性能測(cè)試，結(jié)果參見表2。
實(shí)施例3
(I)將鋁錠投入熔爐中，加熱使之熔化并在760°C下保溫，熔化過程在密封環(huán)境內(nèi)完成；先加入 Al-Fe、Al-Cu、Al-Mg、Al-Co、Al-Be、Al-Ca、Al-Zn、Al-Sr、Al-Zr > Al-Si、Al-B 和Al-Li中間合金，攪拌均勻后再加入稀土 RE攪拌20min直至充分?jǐn)嚢杈鶆颍o置保溫 30min ;然后對(duì)上述合金熔體進(jìn)行爐內(nèi)精煉；在合金熔體中加入精煉劑,并攪拌均勻，再靜置保溫30min，熔體精煉在密封環(huán)境中操作；精煉后打渣、靜置、調(diào)溫至680°C，合金液傾倒出爐，再經(jīng)除氣、除渣處理后，進(jìn)入鑄造機(jī)進(jìn)行鑄造，得到鋁合金鑄錠，鑄錠成分列于表I ;
(2)將步驟(I)得到的鋁合金鑄錠進(jìn)行8°C /min的速度升溫，溫度至500°C，保溫 IOh后軋制成桿材；
(3)將步驟(2)得到的桿材在惰性氣氛下進(jìn)行退火處理，加熱至300°C保溫4h，再將退火溫度降至160°C保溫3h，冷卻至室溫；
(4)將步驟(3)得到的桿材在電場(chǎng)強(qiáng)度為10kV/cm的均勻電場(chǎng)中進(jìn)行時(shí)效處理，時(shí)效溫度為260°C，時(shí)效時(shí)間為10h，得到鋁合金。
將按照上述方法制備的鋁合金進(jìn)行性能測(cè)試，結(jié)果參見表2。
實(shí)施例4
(I)將鋁錠投入熔爐中，加熱使之熔化并在780°C下保溫，熔化過程在密封環(huán)境內(nèi)完成；先加入 Al-Fe、Al-Cu、Al-Mg、Al-Co、Al-Be、Al-Ca、Al-Zn、Al-Sr、Al-Zr > Al-Si、Al-B 和Al-Li中間合金，攪拌均勻后再加入稀土 RE攪拌20min直至充分?jǐn)嚢杈鶆?，靜置保溫 30min ;然后對(duì)上述合金熔體進(jìn)行爐內(nèi)精煉；在合金熔體中加入精煉劑，并攪拌均勻，再靜置保溫30min，熔體精煉在密封環(huán)境中操作；精煉后打渣、靜置、調(diào)溫至750°C，合金液傾倒出爐，再經(jīng)除氣、除渣處理后，進(jìn)入鑄造機(jī)進(jìn)行鑄造，得到鋁合金鑄錠，鑄錠成分列于表I ;
(2)將步驟(I)得到的鋁合金鑄錠進(jìn)行5°C /min的速度升溫，溫度至480°C，保溫 8h后軋制成桿材；
(3)將步驟(2)得到的桿材在惰性氣氛下進(jìn)行退火處理，加熱至350°C保溫4h，再將退火溫度降至170°C保溫3h，冷卻至室溫；
(4)將步驟(3)得到的桿材在電場(chǎng)強(qiáng)度為12kV/cm的均勻電場(chǎng)中進(jìn)行時(shí)效處理，時(shí)效溫度為260°C，時(shí)效時(shí)間為14h，得到鋁合金。
將按照上述方法制備的鋁合金進(jìn)行性能測(cè)試，結(jié)果參見表2。
實(shí)施例5
(I)將鋁錠投入熔爐中，加熱使之熔化并在800°C下保溫，熔化過程在密封環(huán)境內(nèi)完成；先加入Fe、Cu、Mg、Co、Be、Ca、Zn、Sr、Zr、Si、B和Li，攪拌均勻后再加入稀土 RE攪拌 20min直至充分?jǐn)嚢杈鶆?，靜置保溫30min ;然后對(duì)上述合金熔體進(jìn)行爐內(nèi)精煉；在合金熔體中加入精煉劑，并攪拌均勻，再靜置保溫30min，熔體精煉在密封環(huán)境中操作；精煉后打渣、靜置、調(diào)溫至700°C，合金液傾倒出爐，再經(jīng)除氣、除渣處理后，進(jìn)入鑄造機(jī)進(jìn)行鑄造，得到招合金鑄錠，鑄錠成分列于表I ;
(2)將步驟(I)得到的鋁合金鑄錠進(jìn)行6°C /min的速度升溫，溫度至490°C，保溫 18h后軋制成桿材；
(3)將步驟(2)得到的桿材在惰性氣氛下進(jìn)行退火處理，加熱至320°C保溫6h，再將退火溫度降至190°C保溫3h，冷卻至室溫；
(4)將步驟(3)得到的桿材在電場(chǎng)強(qiáng)度為12kV/cm的均勻電場(chǎng)中進(jìn)行時(shí)效處理，時(shí)效溫度為310°C，時(shí)效時(shí)間為16h，得到鋁合金。
將按照上述方法制備的鋁合金進(jìn)行性能測(cè)試，結(jié)果參見表2。
實(shí)施例6
(I)將鋁錠投入熔爐中，加熱使之熔化并在730°C下保溫，熔化過程在密封環(huán)境內(nèi)完成；先加入 Al-Fe、Al-Cu、Al-Mg、Al-Co、Al-Be、Al-Ca、Al-Zn、Al-Sr、Al-Zr > Al-Si、Al-B 和Al-Li中間合金，攪拌均勻后再加入稀土 RE攪拌20min直至充分?jǐn)嚢杈鶆?，靜置保溫 30min ;然后對(duì)上述合金熔體進(jìn)行爐內(nèi)精煉；在合金熔體中加入精煉劑，并攪拌均勻，再靜置保溫30min，熔體精煉在密封環(huán)境中操作；精煉后打渣、靜置、調(diào)溫至80(TC，合金液傾倒出爐，再經(jīng)除氣、除渣處理后，進(jìn)入鑄造機(jī)進(jìn)行鑄造，得到鋁合金鑄錠，鑄錠成分列于表I ;
(2)將步驟(I)得到的鋁合金鑄錠進(jìn)行7V Mn的速度升溫，溫度至460°C，保溫 14h后軋制成桿材；
(3)將步驟(2)得到的桿材在惰性氣氛下進(jìn)行退火處理，加熱至350°C保溫7h，再將退火溫度降至190°C保溫4h，冷卻至室溫；
(4)將步驟(3)得到的桿材在電場(chǎng)強(qiáng)度為llkV/cm的均勻電場(chǎng)中進(jìn)行時(shí)效處理，時(shí)效溫度為305°C，時(shí)效時(shí)間為18h，得到鋁合金。
將按照上述方法制備的鋁合金進(jìn)行性能測(cè)試，結(jié)果參見表2。
實(shí)施例7
(I)將鋁錠投入熔爐中，加熱使之熔化并在750°C下保溫，熔化過程在密封環(huán)境內(nèi)完成；先加入Fe、Cu、Mg、Co、Be、Ca、Zn、Sr、Zr、Si、B和Li，攪拌均勻后再加入稀土 RE攪拌 20min直至充分?jǐn)嚢杈鶆?，靜置保溫30min ;然后對(duì)上述合金熔體進(jìn)行爐內(nèi)精煉；在合金熔體中加入精煉劑，并攪拌均勻，再靜置保溫30min，熔體精煉在密封環(huán)境中操作；精煉后打渣、靜置、調(diào)溫至720°C，合金液傾倒出爐，再經(jīng)除氣、除渣處理后，進(jìn)入鑄造機(jī)進(jìn)行鑄造，得到招合金鑄錠，鑄錠成分列于表I ;
(2)將步驟(I)得到的鋁合金鑄錠進(jìn)行4°C /min的速度升溫，溫度至470°C，保溫 12h后乳制成桿材；
(3)將步驟(2)得到的桿材在惰性氣氛下進(jìn)行退火處理，加熱至340°C保溫5h，再將退火溫度降至170°C保溫4h，冷卻至室溫；
(4)將步驟(3)得到的桿材在電場(chǎng)強(qiáng)度為12. 5kV/cm的均勻電場(chǎng)中進(jìn)行時(shí)效處理， 時(shí)效溫度為315°C，時(shí)效時(shí)間為17h，得到鋁合金。
將按照上述方法制備的鋁合金進(jìn)行性能測(cè)試，結(jié)果參見表2。
實(shí)施例8
(I)將鋁錠投入熔爐中，加熱使之熔化并在790°C下保溫，熔化過程在密封環(huán)境內(nèi)完成；先加入 Al-Fe、Al-Cu、Al-Mg、Al-Co、Al-Be、Al-Ca、Al-Zn、Al-Sr、Al-Zr > Al-Si、Al-B 和Al-Li中間合金，攪拌均勻后再加入稀土 RE攪拌20min直至充分?jǐn)嚢杈鶆颍o置保溫 30min ;然后對(duì)上述合金熔體進(jìn)行爐內(nèi)精煉；在合金熔體中加入精煉劑，并攪拌均勻，再靜置保溫30min，熔體精煉在密封環(huán)境中操作；精煉后打渣、靜置、調(diào)溫至750°C，合金液傾倒出爐，再經(jīng)除氣、除渣處理后，進(jìn)入鑄造機(jī)進(jìn)行鑄造，得到鋁合金鑄錠，鑄錠成分列于表I ;
(2)將步驟(I)得到的鋁合金鑄錠進(jìn)行5°C /min的速度升溫，溫度510°C，保溫13h 后乳制成桿材；
(3)將步驟(2)得到的桿材在惰性氣氛下進(jìn)行退火處理，加熱至310°C保溫5h，再將退火溫度降至170°C保溫4h，冷卻至室溫；
(4)將步驟(3)得到的桿材在電場(chǎng)強(qiáng)度為8kV/cm的均勻電場(chǎng)中進(jìn)行時(shí)效處理，時(shí)效溫度為285°C，時(shí)效時(shí)間為14h，得到鋁合金。
將按照上述方法制備的鋁合金進(jìn)行性能測(cè)試，結(jié)果參見表2。
對(duì)比例I
選取99. 7%純度的標(biāo)準(zhǔn)鋁錠，其雜質(zhì)除硅、鐵、銅外含量不超過O. 02wt% ;將所述鋁錠放入熔鋁爐中熔化，加入O. 15wt%的鋯、O. 25wt%的銅、O. 70wt%的鐵以及O. 25wt%的釔， 合金化溫度為750°C ;經(jīng)均勻化攪拌、精煉除氣、造渣、除渣，鋁合金液精煉溫度為725°C，用固體覆蓋劑覆蓋鋁合金液表面，靜置60min，進(jìn)行爐前化學(xué)成分分析，監(jiān)測(cè)、調(diào)整以控制元素含量；將鋁液進(jìn)行連續(xù)澆鑄，得到鋁合金鑄條；將鋁合金鑄條軋成鋁合金桿，鋁合金鑄條進(jìn)軋溫度為500°C，鋁合金桿的終軋溫度為250°C ;將鋁合金桿進(jìn)行拉線處理，拉線速度為20 米/秒，多次拉線后，拉制成所需的高強(qiáng)度耐熱鋁合金圓線；將所述鋁合金圓線進(jìn)行調(diào)質(zhì)熱處理，溫度為200°C，時(shí)間為120min，將熱處理后的鋁合金圓線冷卻，得到耐熱鋁合金圓線。 將制備的鋁合金圓線進(jìn)行性能測(cè)試，結(jié)果參見表2。
對(duì)比例2
選用八噸鋁錠，其雜質(zhì)含量(硅、鐵、銅除外)不超過0.02wt%，放入圓形熔鋁爐熔化，同時(shí)加入O. 10wt%的鋯、O. 02wt%的銅、O. 35wt%的鐵、O. 20wt%的硅以及O. 35wt%的稀土，合金化溫度為730°C;經(jīng)均勻化攪拌、精煉除氣、造渣、除渣，鋁合金液精煉溫度為725°C， 用固體覆蓋劑覆蓋鋁合金液表面，靜置40min，進(jìn)行爐前化學(xué)成分分析，監(jiān)測(cè)、調(diào)整以控制元素含量；將鋁液進(jìn)行連續(xù)澆鑄，得到鋁合金鑄條；將鋁合金鑄條軋成鋁合金桿，鋁合金鑄條進(jìn)軋溫度為500°C，鋁合金桿的終軋溫度為250°C ;將鋁合金桿進(jìn)行拉線處理，拉線速度為 10米/秒，多次拉線后，拉制成所需的高強(qiáng)度耐熱鋁合金圓線；將所述鋁合金圓線進(jìn)行調(diào)質(zhì)熱處理，溫度為200°C，時(shí)間為200min，將熱處理后的鋁合金圓線冷卻，得到耐熱鋁合金圓線。將制備的鋁合金圓線進(jìn)行性能測(cè)試，結(jié)果參見表2。
對(duì)比例3
在豎爐中加入純度大于99. 70wt%的鋁錠，升溫至750°C，使鋁錠熔化，將溫度升高至 750 °C，依次加入 O. 86wt% 的 Fe,O. llwt% 的 Cu,O. 15wt% 的 Mg,O. 13wt% 的 Zr,O. 29wt% 的Ca、0. 13wt%的Sc、0. 33wt%的Y、0. 23wt%的Er，使其完全溶解，并調(diào)節(jié)合金成分至設(shè)定范圍，合金元素都是以鋁中間合金的形式加入；在7601保溫30min，再加入O. 15wt%的精煉劑，進(jìn)行除渣、除氣，然后再澆鑄成鋁合金鑄件；將鋁合金鑄件導(dǎo)入軋機(jī)，導(dǎo)入軋機(jī)的溫度為450°C，導(dǎo)入軋機(jī)成鋁合金桿的終軋溫度為300°C ;將鋁合金桿進(jìn)行冷拉加工成3. Omm的鋁合金線，將7根拉制成鋁合金線進(jìn)行絞合，制備成導(dǎo)體線芯；將所述鋁合金導(dǎo)體進(jìn)行退火處理，退火溫度為370°C，時(shí)間為12h，停止對(duì)爐體加熱，再退火爐中日然冷卻，24h后從爐中取出，得到鋁合金導(dǎo)線。將制備的鋁合金導(dǎo)線進(jìn)行性能測(cè)試，結(jié)果參見表2。
權(quán)利要求
1.ー種Al-Fe-Li-RE鋁合金，包括O. Ol I. 6wt% 的 Fe ；O. 001 O. 3wt% 的 Cu ；O. 001 O. 3wt% 的 Mg ；O. 001 O. 3wt% 的 Co ；O. 001 O. 2wt% 的 Be ；O. 001 O. 3wt% 的 Ca ；O. 001 O. 2wt% 的 Zn ；O. 001 O. 3wt% 的 Sr ；O. 001 O. 3wt% 的 Zr ；O.002 O. 25wt% 的 Li ；O. OI 3. 0wt% 的 RE ； 大于零且小于等于O. 2wt%的Si ； 大于零且小于等于O. 8wt%的B ； 余量的招。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的鋁合金，其特征在于，包括O.25、. 6wt%的Fe。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的鋁合金，其特征在于，包括O.Γ0. 6wt%的RE。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的鋁合金，其特征在于，包含O.OfO. 15wt%的Li。
5.ー種Al-Fe-Li-RE鋁合金的制備方法，其特征在于，包括以下步驟 a)鑄造如下成分的鋁合金鑄錠0.ΟΓ . 6wt %的Fe，O. ΟΟΓΟ. 3wt %的Cu，0. 00Γθ. 3wt% 的 Mg,0. 00Γθ. 3wt% 的 Co,0. 00Γ0. 2wt% 的 Be,0. 00Γ0. 3wt% 的 Ca,0.00Γθ. 2wt% 的 Ζη,Ο. 00Γθ. 3wt% 的 Sr,0. 00Γ0. 3wt% 的 Zr，O. 002 0. 25wt% 的 Li,0.0Γ3. 0wt%的RE，大于零且小于等于0. 2wt%的Si，大于零且小于等于0. 8wt%的B和余量的招; b)將所述鋁合金鑄錠進(jìn)行均勻化處理，將均勻化處理后的鋁合金鑄錠進(jìn)行軋制，得到鋁合金桿材； c)將步驟b)得到的鋁合金桿材進(jìn)行間歇式退火處理； d)將步驟c)得到的鋁合金桿材進(jìn)行時(shí)效處理，得到鋁合金。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的制備方法，其特征在于，所述均勻化處理的溫度為45(T550°C，所述均勻化處理的時(shí)間為6 16h，所述均勻化處理的升溫速度為3 8°C /min。
7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的制備方法，其特征在于，所述步驟c)具體為 將步驟b)得到的鋁合金桿材加熱至28(T350°C，保溫2 8h后進(jìn)行降溫，溫度降至150^200 0C，保溫2 4h后冷卻。
8.根據(jù)權(quán)利要求5所述的制備方法，其特征在于，所述時(shí)效處理在電場(chǎng)強(qiáng)度為5 15KV/cm均勻電場(chǎng)中進(jìn)行。
9.根據(jù)權(quán)利要求5所述的制備方法，其特征在于，所述時(shí)效處理的溫度為25(T320°C，所述時(shí)效處理的時(shí)間為4 20h。
10.ー種電カ電纜，包括線芯、絕緣層、屏蔽層和保護(hù)層，其特征在于，所述線芯為權(quán)利要求f 4任意ー項(xiàng)所述的鋁合金或權(quán)利要求5、任意一項(xiàng)所制備的鋁合金。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種Al-Fe-Li-RE鋁合金，本發(fā)明還提供了一種Al-Fe-Li-RE鋁合金的制備方法，包括以下步驟a)鑄造鋁合金鑄錠；b)將所述鋁合金鑄錠進(jìn)行均勻化處理，將均勻化處理后的鋁合金鑄錠進(jìn)行軋制，得到鋁合金桿材；c)將步驟b)得到的鋁合金桿材進(jìn)行間歇式退火處理；d)將步驟c)得到的鋁合金桿材進(jìn)行時(shí)效處理，得到鋁合金。本發(fā)明還提供了一種電力電纜。本發(fā)明通過對(duì)添加元素的選擇和控制，并采用合理的制備工藝，使鋁合金具有較好的綜合性能。
文檔編號(hào)C22F1/057GK102978456SQ201210445179
公開日2013年3月20日 申請(qǐng)日期2012年11月9日 優(yōu)先權(quán)日2012年11月9日
發(fā)明者林澤民 申請(qǐng)人:安徽欣意電纜有限公司