一種新型高強耐熱鋁合金導(dǎo)線的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種新型高強耐熱鋁合金導(dǎo)線，以工業(yè)純鋁為原料，在800±10℃添加微量硼、銻、錳、銅和鋯元素，其中以質(zhì)量分?jǐn)?shù)計的組分為：0.01～0.30%的硼、0.05～0.60%的銻、0.02～0.80%的錳、0.05～2.30%的銅、0.05～0.90%的鋯，余量為純鋁及不可避免的雜質(zhì)，用常規(guī)的合金熔煉工藝制造。采用本發(fā)明所制的鋁合金導(dǎo)線，既具有較高強度和良好耐熱性，又具有較優(yōu)導(dǎo)電率，導(dǎo)線的綜合性能有明顯提高。本發(fā)明鋁合金導(dǎo)線可廣泛應(yīng)用于我國輸電線路中，特別是大跨度、遠(yuǎn)距離的輸變電工程中。
【專利說明】一種新型高強耐熱鋁合金導(dǎo)線
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種新型高強耐熱鋁合金導(dǎo)線，屬于鋁合金導(dǎo)線【技術(shù)領(lǐng)域】。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著我國國民經(jīng)濟的高速發(fā)展，電力工業(yè)的建設(shè)呈現(xiàn)突飛猛進的趨勢。在建的大跨越輸電線路已向高壓化、大容量化、遠(yuǎn)距離化方面發(fā)展和延伸，僅使用傳統(tǒng)的鋁導(dǎo)線已不能滿足“西電東送、南北互供、全國聯(lián)網(wǎng)”的戰(zhàn)略部署及大跨越輸電線路的需求。迫切需要研究開發(fā)出高強、耐熱及中導(dǎo)的新型鋁合金導(dǎo)線。
[0003]在實際生產(chǎn)中，鋁導(dǎo)線的耐熱性、抗拉強度與導(dǎo)電率是一對矛盾體，想在提高鋁導(dǎo)線的抗拉強度且保證合格導(dǎo)電率的前提下，獲得較優(yōu)的耐熱性能，勢必對添加的合金種類及含量有更高的要求。因此如何獲得力學(xué)性能、耐熱性能及導(dǎo)電性能的較優(yōu)匹配是該領(lǐng)域研究的主要內(nèi)容。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明要解決的技術(shù)問題:提供一種新型高強耐熱鋁合金導(dǎo)線，既具有較高強度和良好耐熱性，又具有較優(yōu)導(dǎo)電率，導(dǎo)線的綜合性能有明顯提高，以克服現(xiàn)有技術(shù)的不足。
[0005]本發(fā)明的技術(shù)方案:
一種新型高強耐熱鋁合金導(dǎo)線，以工業(yè)純鋁為原料，在800±10°C加入微量硼、銻、錳、銅和鋯元素，其中以質(zhì)量分?jǐn)?shù)計的組分為:0.01~0.30%的硼、0.05~0.60%的銻、0.02~
0.80%的錳、0.05~2.30%的銅、0.05~0.90%的鋯，余量為純鋁及不可避免的雜質(zhì)，用常規(guī)的合金熔煉工藝制造。
[0006]上述的硼、銻、錳、銅和鋯元素均以中間合金的形式添加。
[0007]前述的硼、銻、錳、銅和鋯的添加順序為先加硼，再加入銻，然后加入銅，再加入錳，最后加入錯。
[0008]本發(fā)明的有益效果:
在本發(fā)明中，硼在鋁中可與T1、V、Mn、Cr等微量雜質(zhì)反應(yīng)，形成不溶解的硼化物，以渣的形式去除，利用硼除雜及細(xì)化晶粒特性，減少鋁合金導(dǎo)線中的雜質(zhì)元素含量，使富集在晶界上的線狀和片狀雜質(zhì)變成不連續(xù)的顆粒狀，減小對電子流動的影響，能改善鋁導(dǎo)線的導(dǎo)電性能；銻主要用作鑄造鋁合金中的變質(zhì)劑，細(xì)化晶粒并改善組織，提高鋁合金導(dǎo)線的力學(xué)性能；錳能阻止鋁合金的再結(jié)晶過程，提高再結(jié)晶溫度，并能顯著細(xì)化再結(jié)晶晶粒，再結(jié)晶晶粒的細(xì)化主要是通過MnA16化合物彌散質(zhì)點對再結(jié)晶晶粒長大阻礙造成，且MnA16能溶解雜質(zhì)鐵，形成(Fe、Mn) A16，減小鐵的有害影響；銅在純鋁中有明顯的彌散強化作用，能夠提高鋁合金的抗拉強度與疲勞強度，改善合金的鑄造、切削加工性并提高表面光潔度，時效處理后，含Cu的第二相均勻析出，有利于改善離子電場的規(guī)整性，使電導(dǎo)率回升；鋯元素抑制鋁合金再結(jié)晶最為顯著，變形過程中產(chǎn)生的纖維組織、高密度位錯、以及高密度、細(xì)小彌散的亞穩(wěn)相Al3Zr,也可以使得鋁合金 導(dǎo)線具有優(yōu)良的綜合性能。[0009]本發(fā)明先添加硼除去T1、V、Mn、Cr等微量雜質(zhì)的硼化物和鋁硼化物團聚物，提高導(dǎo)電率，再加入鋪細(xì)化晶粒提聞力學(xué)性能，又加入銅進一步提聞力學(xué)性能，再加入猛提聞再結(jié)晶溫度并細(xì)化晶粒，提高鋁合金導(dǎo)線的耐熱性能和強度，最后加入鋯進一步提高鋁合金導(dǎo)線的耐熱性和綜合性能。本發(fā)明中添加的硼、銻、錳、銅和鋯均有各自的質(zhì)量分?jǐn)?shù)范圍，可保證除雜和提高鋁合金導(dǎo)線的耐熱性能和強度，避免了因各種元素分量不夠?qū)е碌某s不徹底，異或因各種元素分量多余而形成的新的雜質(zhì)，進而影響鋁合金導(dǎo)線的耐熱性能和強度的問題；同時硼、銻、錳、銅和鋯均以中間合金的形式添加，既可減少硼、銻、錳、銅和鋯元素在反應(yīng)中的燒損量，又可減少反應(yīng)時間，提高工作效率。
[0010]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的高強耐熱鋁合金導(dǎo)線具有以下的特點:①鋁導(dǎo)線的抗拉強度提高，制成的成品導(dǎo)線抗拉強度可達(dá)230MPa以上，能有效降低成品導(dǎo)線的廢品率和輸電線路的安全性鋁導(dǎo)線的耐熱性較優(yōu)，能在180°C下持續(xù)工作較長時間；③鋁導(dǎo)線的導(dǎo)電率較高，可達(dá)52.5%IACS以上，能實現(xiàn)高效低耗地傳送電能；④不含有金、銀、鉬和銠等貴金屬，所加的銻、錳、銅和鋯價格相對便宜且量少，制作成本每噸提高約150元，但卻大大提高了生產(chǎn)效率和鋁導(dǎo)線的綜合性能。本發(fā)明鋁合金導(dǎo)線可廣泛應(yīng)用于我國輸電線路中，特別是大跨度、遠(yuǎn)距離的輸變電工程中。
[0011]【具體實施方式】:
實施例1:
一種新型高強耐熱鋁合金導(dǎo)線，以工業(yè)純鋁為原料，采用常規(guī)的合金熔煉工藝制造，在800°C先后加入微量硼、銻、銅、錳和鋯元素，各種元素的添加均以中間合金的形式添加，其添加中間合金為含硼量10%的鋁硼中間合金、含銻量12%的鋁銻中間合金、含銅量25%的鋁銅中間合金、含錳量7.5%的鋁錳中間合金、含鋯量7.5%的鋁鋯中間合金。其中合金中的各種元素在整個鋁合金導(dǎo)線中以質(zhì)量分?jǐn)?shù)計的組分為:硼為0.15%、銻為0.50%、錳為0.35%、銅為0.15%、錯為0.40%,余量為純招及不可避免的雜質(zhì)。
[0012]實施例2:
一種新型高強耐熱鋁合金導(dǎo)線，以工業(yè)純鋁為原料，采用常規(guī)的合金熔煉工藝制造，在800°C先后加入微量硼、銻、銅、錳和鋯元素，各種元素的添加均以中間合金的形式添加，其添加中間合金為含硼量10%的鋁硼中間合金、含銻量12%的鋁銻中間合金、含銅量25%的鋁銅中間合金、含錳量7.5%的鋁錳中間合金、含鋯量7.5%的鋁鋯中間合金。其中合金中的各種元素在整個鋁合金導(dǎo)線中以質(zhì)量分?jǐn)?shù)計的組分為:硼為0.01 %、銻為0.05%、錳為
0.02%、銅為0.05%、鋯為0.05%，余量為純鋁及不可避免的雜質(zhì)。
[0013]實施例3:
一種新型高強耐熱鋁合金導(dǎo)線，以工業(yè)純鋁為原料，采用常規(guī)的合金熔煉工藝制造，在800°C先后加入微量硼、銻、銅、錳和鋯元素，各種元素的添加均以中間合金的形式添加，其添加中間合金為含硼量10%的鋁硼中間合金、含銻量12%的鋁銻中間合金、含銅量25%的鋁銅中間合金、含錳量7.5%的鋁錳中間合金、含鋯量7.5%的鋁鋯中間合金。其中合金中的各種元素在整個鋁合金導(dǎo)線中以質(zhì)量分?jǐn)?shù)計的組分為:硼為0.30%、銻為0.60%、錳為0.80%、銅為2.30%、錯為0.90%,余量為純招及不可避免的雜質(zhì)。
【權(quán)利要求】
1.一種新型高強耐熱鋁合金導(dǎo)線，以工業(yè)純鋁為原料，其特征在于:在800±10°C加入微量硼、銻、錳、銅和鋯元素，其中以質(zhì)量分?jǐn)?shù)計的組分為:0.01~0.30%的硼、0.05~0.60%的銻、0.02~0.80%的錳、0.05~2.30%的銅、0.05~0.90%的鋯，余量為純鋁及不可避免的雜質(zhì)，用常規(guī)的合金熔煉工藝制造。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種新型高強耐熱鋁合金導(dǎo)線，其特征在于:所述的硼、銻、錳、銅和鋯元素均以中間合金的形式添加。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種新型高強耐熱鋁合金導(dǎo)線，其特征在于:所述的硼、銻、錳、銅和鋯的添加順序為先加硼，再加入銻，然后加入銅，再加入錳，最后加入鋯。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種新型高強耐熱鋁合金導(dǎo)線，其特征在于:以質(zhì)量分?jǐn)?shù)計組分為:0.15%的硼、0.50%的銻、0.35%的 錳、0.15%的銅、0.40%的鋯，余量為純鋁及不可避免的雜質(zhì)。
【文檔編號】C22C1/02GK103820680SQ201410062370
【公開日】2014年5月28日 申請日期:2014年2月25日 優(yōu)先權(quán)日:2014年2月25日
【發(fā)明者】張曉燕, 樊磊, 黃鑫, 高紅選, 鞏向鵬, 王洋 申請人:貴州大學(xué)