一種高鐵鋁合金導(dǎo)體材料及其退火工藝的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明提供了一種高鐵鋁合金導(dǎo)體材料的退火工藝，通過(guò)加入0.6-0.9wt％的Fe，以及微量合金化元素Mn、Ti、Ce、Pr，控制各個(gè)成分的含量，并且，控制退火過(guò)程中的溫度和時(shí)間，調(diào)整導(dǎo)體材料的微觀組織，提高了鋁合金導(dǎo)體材料的導(dǎo)電率和抗拉強(qiáng)度。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，本發(fā)明退火后的鋁合金導(dǎo)體材料的導(dǎo)電率為62％IACS(20℃)、抗拉強(qiáng)度為270MPa。
【專利說(shuō)明】一種高鐵紹合金導(dǎo)體材料及其退火工藝

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及鋁合金【技術(shù)領(lǐng)域】，尤其涉及一種高鐵鋁合金導(dǎo)體材料及其退火工藝。

【背景技術(shù)】
[0002]在相同重量的前提下，鋁的導(dǎo)電能力是銅的兩倍；在相同導(dǎo)電流能力的前提下，鋁的價(jià)格是銅的六分之一，鋁芯電纜性價(jià)比遠(yuǎn)高于銅芯電纜，因此，鋁芯電纜的應(yīng)用越來(lái)越受到行業(yè)的重視。
[0003]與以往純鋁電纜相比，鋁合金電纜一定程度上彌補(bǔ)了導(dǎo)電性能、彎曲性能、抗蠕變性能和耐磨性能等方面的不足，能夠保證電纜在長(zhǎng)時(shí)間過(guò)載和過(guò)熱時(shí)保持連續(xù)性能穩(wěn)定，特別是加入稀土元素后，可以細(xì)化金屬導(dǎo)體中的晶體結(jié)構(gòu)，從而大大提高導(dǎo)體的導(dǎo)電率、耐高溫性同時(shí)解決了導(dǎo)體電化學(xué)腐蝕等問題。
[0004]但國(guó)內(nèi)高強(qiáng)全鋁合金的導(dǎo)電率較低，線損較大；而國(guó)內(nèi)中強(qiáng)全鋁合金導(dǎo)線導(dǎo)電率雖比高強(qiáng)全鋁合金導(dǎo)線有所提升，但生產(chǎn)工藝復(fù)雜，成本高，產(chǎn)品綜合性能與國(guó)外也存在較大差距。申請(qǐng)?zhí)枮?01210146914.X的中國(guó)專利文獻(xiàn)報(bào)道了一種高電導(dǎo)率抗蠕變鋁合金電纜線的熱處理方法，將待熱處理的鋁合金鑄錠經(jīng)過(guò)38(T450°C微波均勻化8?16h、51(T550°C微波均勻化12?24h，空冷，隨后經(jīng)過(guò)熱擠壓、冷拉絲制成鋁合金線材，絞合后制成導(dǎo)電線芯，最后在20(T500 °C無(wú)氧退火fl200min，制得了鋁合金導(dǎo)線。可熱處理的鋁合金電纜為:Al-Fe-Cu-Zr-Ce-B合金、Al-Fe-Cu-Sc-Ce-B合金、Al-Fe-Cu-Hf-Ce-B。申請(qǐng)?zhí)枮?01210453197.5的中國(guó)專利文獻(xiàn)報(bào)道了一種電纜用鋁及鋁合金帶、箔材的退火方法，其退火包括如下四個(gè)步驟:第一步，將箱式退火爐的爐溫加熱到190-250°C，溫度升高梯度為2-3°C /小時(shí)，保溫時(shí)間60-250分鐘；第二步，將箱式退火爐的爐溫加熱到380-435°C，溫度升高梯度為2-3°C /小時(shí)，保溫時(shí)間10-20小時(shí)；第三步，將箱式退火爐的爐溫降低到340-370°C，溫度降低梯度為5-6°C /小時(shí)，保溫時(shí)間4-15小時(shí)；第四步，將箱式退火爐的爐溫降低到190-220°C，溫度降低梯度為5-6°C /小時(shí)，保溫時(shí)間1-4小時(shí)；冷卻方式采用出爐空冷。但是，上述報(bào)道的鋁合金材料的導(dǎo)電率較低，因此，開發(fā)具有較高導(dǎo)電率的鋁合金導(dǎo)體材料線是目前國(guó)內(nèi)全鋁合金導(dǎo)線技術(shù)發(fā)展的趨勢(shì)和亟待解決的技術(shù)難題。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明解決的技術(shù)問題在于提供一種高鐵鋁合金導(dǎo)體材料及其退火工藝，退火后的高鐵鋁合金導(dǎo)體材料的導(dǎo)電率為64%IACS，抗拉強(qiáng)度為266MPa。
[0006]有鑒于此，本發(fā)明提供了一種高鐵鋁合金導(dǎo)體材料，包括以下成分:
Fe 0.6-0.9wt% ；
Mn 0.02-0.08wt% ；
Ti 0.2-0.4 wt% ；
Ce 0.01-0.05 wt% ；
Pr 0.002-0.008 wt% ；
余量是招和不可避免的雜質(zhì)。
[0007]優(yōu)選的，包括以下成分:
Fe 0.65-0.8wt% ；
Mn 0.03-0.07wt% ；
Ti 0.25-0.35 wt% ；
Ce 0.02-0.04 wt% ；
Pr 0.004-0.007 wt% ；
余量是招和不可避免的雜質(zhì)。
[0008]優(yōu)選的，包括以下成分:
Fe 0.7-0.8wt% ；
Mn 0.04-0.06wt% ；
Ti 0.3-0.34 wt% ；
Ce 0.02-0.03 wt% ；
Pr 0.005-0.006 wt% ；
余量是招和不可避免的雜質(zhì)。
[0009]相應(yīng)的，本發(fā)明還提供一種上述技術(shù)方案所述的高鐵鋁合金導(dǎo)體材料的退火工藝，包括以下步驟:
步驟a)將上述技術(shù)方案所述的高鐵鋁合金導(dǎo)體材料放入退火爐中，升溫至40(T46(TC保溫30?60min ；
步驟b)降溫至35(T380°C保溫5?20min ；
步驟c)降溫至28(T330°C保溫l(T20min ；
步驟d)降溫至24(T270°C保溫20?40min。
[0010]優(yōu)選的,步驟a)的升溫速度為1?3°C /min。
[0011]優(yōu)選的，步驟a)的保溫溫度為42(T450°C。
[0012]優(yōu)選的，步驟b)的降升溫速度為1?3°C /min。
[0013]優(yōu)選的，步驟b)的保溫溫度為35(T370°C。
[0014]優(yōu)選的，步驟c)的保溫溫度為29(T320°C。
[0015]優(yōu)選的，步驟d)的保溫溫度為25(T260°C。
[0016]本發(fā)明提供了一種高鐵鋁合金導(dǎo)體材料的退火工藝，包括以下步驟:步驟a)將上述技術(shù)方案所述的高鐵鋁合金導(dǎo)體材料放入退火爐中，升溫至40(T46(TC保溫3(T60min ；步驟b)降溫至35(T380°C保溫5?20min ;步驟c)降溫至28(T330°C保溫l(T20min ;步驟d)降溫至24(T270°C保溫2(T40min。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明通過(guò)加入0.6-0.9?七％的Fe，以及微量合金化元素Mn、T1、Ce、Pr，控制各個(gè)成分的含量，并且，控制退火過(guò)程中的溫度和時(shí)間，調(diào)整導(dǎo)體材料的微觀組織，提高了鋁合金導(dǎo)體材料的導(dǎo)電率和抗拉強(qiáng)度。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，本發(fā)明退火后的鋁合金導(dǎo)體材料的導(dǎo)電率為62% IACS(200C )、抗拉強(qiáng)度為270MPa。

【具體實(shí)施方式】
[0017]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(shuō)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。
[0018]本發(fā)明實(shí)施例公開了一種高鐵鋁合金導(dǎo)體材料，包括以下成分:
Fe 0.6-0.9wt% ；
Mn 0.02-0.08wt% ；
Ti 0.2-0.4 wt% ；
Ce 0.01-0.05 wt% ；
Pr 0.002-0.008 wt% ；
余量是招和不可避免的雜質(zhì)。
[0019]作為優(yōu)選方案，所述高鐵鋁合金導(dǎo)體材料包括以下成分:
Fe 0.65-0.8wt% ；
Mn 0.03-0.07wt% ；
Ti 0.25-0.35 wt% ；
Ce 0.02-0.04 wt% ；
Pr 0.004-0.007 wt% ；
余量是招和不可避免的雜質(zhì)。
[0020]更優(yōu)選的，所述高鐵鋁合金導(dǎo)體材料包括以下成分:
Fe 0.7-0.8wt% ；
Mn 0.04-0.06wt% ；
Ti 0.3-0.34 wt% ；
Ce 0.02-0.03 wt% ；
Pr 0.005-0.006 wt% ；
余量是招和不可避免的雜質(zhì)。
[0021]其中，鋁中含有一定量的鐵，一定程度上提高了鋁的硬度，但使鋁的塑性降低。最新研究表明，鐵可以提高鋁導(dǎo)體強(qiáng)度，并不顯著降低其導(dǎo)電性。但是，鐵含量過(guò)高則會(huì)使其電阻率顯著升高，所以也應(yīng)該注意控制鐵的含量。
[0022]Mn、Ti具有細(xì)化晶粒、提高鋁合金室溫抗拉強(qiáng)度及改善耐熱性的效果。
[0023]本發(fā)明中采用合適的Ce、Pr添加量，并且與其他成分復(fù)合，使合金元素能夠充分的析出，所以合金能夠保持高電導(dǎo)率。同時(shí)大量彌散析出相能夠起到強(qiáng)化和穩(wěn)定組織的作用，使合金導(dǎo)體的強(qiáng)度和耐熱性能都能得到極大的提高。
[0024]相應(yīng)的，本發(fā)明還提供一種上述技術(shù)方案所述的高鐵鋁合金導(dǎo)體材料的退火工藝，包括以下步驟:
步驟a)將上述技術(shù)方案所述的高鐵鋁合金導(dǎo)體材料放入退火爐中，升溫至40(T46(TC保溫30?60min ；
步驟b)降溫至35(T380°C保溫5?20min ；
步驟c)降溫至28(T330°C保溫l(T20min ；
步驟d)降溫至24(T270°C保溫20?40min。
[0025]作為優(yōu)選方案，步驟a的升溫速度為1?3°C /min，更優(yōu)選為1.5?2.5°C /min，更優(yōu)選為2V Mn ;步驟a的保溫溫度優(yōu)選為42(T450°C，更優(yōu)選為43(T450°C，更優(yōu)選為440°C ；步驟a的保溫時(shí)間優(yōu)選為40?60min,更優(yōu)選為40?50min,更優(yōu)選為45min。
[0026]然后，將步驟a得到的高鐵鋁合金導(dǎo)體材料降溫至35(T380°C保溫5?20min。步驟b的降溫速度為1?3°C /min，更優(yōu)選為2?3°C /min，更優(yōu)選為2.5?3°C /min;步驟b的保溫溫度優(yōu)選為35(T370°C，更優(yōu)選為35(T360°C，更優(yōu)選為355°C ;步驟b的保溫時(shí)間優(yōu)選為lCT20min,更優(yōu)選為12?18min,更優(yōu)選為15min。
[0027]在步驟c中，降溫速度優(yōu)選為1?3°C /min，更優(yōu)選為f 2 °C /min，更優(yōu)選為1.5?2°C /min ;步驟c的保溫溫度優(yōu)選為29(T320°C，更優(yōu)選為295?310°C，更優(yōu)選為300°C ；步驟c的保溫時(shí)間優(yōu)選為12?18min,更優(yōu)選為14?16min,更優(yōu)選為15min。
[0028]然后，降溫至24(T270°C保溫2(T40min。步驟d的降溫速度優(yōu)選為I?4°C /min,更優(yōu)選為2?4°C /min,更優(yōu)選為3?4°C /min ;步驟d的保溫溫度優(yōu)選為25(T260°C，更優(yōu)選為252?258°C，更優(yōu)選為255°C ;步驟d的保溫時(shí)間優(yōu)選為25?35min，更優(yōu)選為25?30min，更優(yōu)選為30min。
[0029]從以上方案可以看出，本發(fā)明通過(guò)加入0.6-0.9￥七％的Fe，以及微量合金化元素Mn、T1、Ce、Pr，控制各個(gè)成分的含量，并且，控制退火過(guò)程中的溫度和時(shí)間，調(diào)整導(dǎo)體材料的微觀組織，提高了鋁合金導(dǎo)體材料的導(dǎo)電率和抗拉強(qiáng)度。對(duì)本發(fā)明退火工藝處理后的高鐵鋁合金導(dǎo)體材料的性能進(jìn)行檢測(cè)，實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，本發(fā)明退火后的鋁合金導(dǎo)體材料的導(dǎo)電率為62% IACS (200C )、抗拉強(qiáng)度為270MPa。
[0030]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)明提供的技術(shù)方案進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明，本發(fā)明的保護(hù)范圍不受以下實(shí)施例的限制。
[0031 ] 本發(fā)明實(shí)施例采用的原料和化學(xué)試劑均為市購(gòu)。
[0032]實(shí)施例1
本實(shí)施例退火工藝采用的高鐵鋁合金導(dǎo)體材料包括以下成分:
Fe 0.8wt % ；
Mn 0.05 wt % ;
Ti 0.2 wt % ；
Ce 0.04 wt % ；
Pr 0.006 wt % ；
余量是招和不可避免的雜質(zhì)。
[0033]退火工藝如下:
步驟a)將高鐵鋁合金導(dǎo)體材料放入退火爐中，升溫至440°C保溫45min，升溫速度為2 °C /min ；
步驟b)降溫至355°C保溫15min,降溫速度為3°C /min ；
步驟c)降溫至300°C保溫15min,降溫速度為2V /min ；
步驟d)降溫至255°C保溫30min,降溫速度為3°C /min。
[0034]對(duì)本實(shí)施例退火處理后的高鐵鋁合金導(dǎo)體材料進(jìn)行性能檢測(cè)，結(jié)果顯示:導(dǎo)電率為62% IACS (200C )、抗拉強(qiáng)度為270MPa，延伸率為3.4%。
[0035]實(shí)施例2
本實(shí)施例退火工藝采用的高鐵鋁合金導(dǎo)體材料包括以下成分:
Fe 0.6wt % ； Mn 0.07 wt% ；
Ti 0.3 wt % ；
Ce 0.01 wt % ;
Pr 0.002 wt % ；
余量是招和不可避免的雜質(zhì)。
[0036]退火工藝如下:
步驟a)將高鐵鋁合金導(dǎo)體材料放入退火爐中，升溫至450°C保溫45min，升溫速度為2 °C /min ；
步驟b)降溫至380°C保溫15min,降溫速度為3°C /min ；
步驟c)降溫至290°C保溫15min,降溫速度為2V /min ；
步驟d)降溫至255°C保溫30min,降溫速度為3°C /min。
[0037]對(duì)本實(shí)施例退火處理后的高鐵鋁合金導(dǎo)體材料進(jìn)行性能檢測(cè)，結(jié)果顯示:導(dǎo)電率% 63% IACS (20 0C )、抗拉強(qiáng)度為272MPa，延伸率為3.2%0
[0038]實(shí)施例3
本實(shí)施例退火工藝采用的高鐵鋁合金導(dǎo)體材料包括以下成分:
Fe 0.8wt % ；
Mn 0.03 wt % ;
Ti 0.4 wt % ；
Ce 0.03 wt % ；
Pr 0.005 wt % ；
余量是招和不可避免的雜質(zhì)。
[0039]退火工藝如下:
步驟a)將高鐵鋁合金導(dǎo)體材料放入退火爐中，升溫至410°C保溫45min，升溫速度為2 °C /min ；
步驟b)降溫至350°C保溫15min,降溫速度為3°C /min ；
步驟c)降溫至280°C保溫15min,降溫速度為2V /min ；
步驟d)降溫至260°C保溫30min,降溫速度為3°C /min。
[0040]對(duì)本實(shí)施例退火處理后的高鐵鋁合金導(dǎo)體材料進(jìn)行性能檢測(cè)，結(jié)果顯示:導(dǎo)電率% 63% IACS (20 0C )、抗拉強(qiáng)度為275MPa，延伸率為3.3%0
[0041]以上實(shí)施例的說(shuō)明只是用于幫助理解本發(fā)明的方法及其核心思想。應(yīng)當(dāng)指出，對(duì)于本【技術(shù)領(lǐng)域】的普通技術(shù)人員來(lái)說(shuō)，在不脫離本發(fā)明原理的前提下，還可以對(duì)本發(fā)明進(jìn)行若干改進(jìn)和修飾，這些改進(jìn)和修飾也落入本發(fā)明權(quán)利要求的保護(hù)范圍內(nèi)。
[0042]對(duì)所公開的實(shí)施例的上述說(shuō)明，使本領(lǐng)域?qū)I(yè)技術(shù)人員能夠?qū)崿F(xiàn)或使用本發(fā)明。對(duì)這些實(shí)施例的多種修改對(duì)本領(lǐng)域的專業(yè)技術(shù)人員來(lái)說(shuō)將是顯而易見的，本文中所定義的一般原理可以在不脫離本發(fā)明的精神或范圍的情況下，在其它實(shí)施例中實(shí)現(xiàn)。因此，本發(fā)明將不會(huì)被限制于本文所示的這些實(shí)施例，而是要符合與本文所公開的原理和新穎特點(diǎn)相一致的最寬的范圍。
【權(quán)利要求】
1.一種高鐵鋁合金導(dǎo)體材料，其特征在于，包括以下成分:
Fe 0.6-0.9wt% ；
Mn 0.02-0.08wt% ；
Ti 0.2-0.4 wt% ；
Ce 0.01-0.05 wt% ；
Pr 0.002-0.008 wt% ； 余量是招和不可避免的雜質(zhì)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高鐵鋁合金導(dǎo)體材料，其特征在于，包括以下成分:
Fe 0.65-0.8wt% ；
Mn 0.03-0.07wt% ；
Ti 0.25-0.35 wt% ；
Ce 0.02-0.04 wt% ；
Pr 0.004-0.007 wt% ； 余量是招和不可避免的雜質(zhì)。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的高鐵鋁合金導(dǎo)體材料，其特征在于，包括以下成分:
Fe 0.7-0.8wt% ；
Mn 0.04-0.06wt% ；
Ti 0.3-0.34 wt% ；
Ce 0.02-0.03 wt% ；
Pr 0.005-0.006 wt% ； 余量是招和不可避免的雜質(zhì)。
4.一種權(quán)利要求f 3任意一項(xiàng)所述的高鐵鋁合金導(dǎo)體材料的退火工藝，其特征在于，包括以下步驟: 步驟a)將權(quán)利要求f 3任意一項(xiàng)所述的高鐵鋁合金導(dǎo)體材料放入退火爐中，升溫至40(T460°C保溫 30?60min ； 步驟b)降溫至35(T380°C保溫5?20min ； 步驟c)降溫至28(T330°C保溫l(T20min ； 步驟d)降溫至24(T270°C保溫20?40min。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的退火工藝，其特征在于，步驟a)的升溫速度為f3°C/min。
6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的退火工藝，其特征在于，步驟a)的保溫溫度為42(T450°C。
7.根據(jù)權(quán)利要求4所述的退火工藝，其特征在于，步驟b)的降升溫速度為f3°C/min。
8.根據(jù)權(quán)利要求4所述的退火工藝，其特征在于，步驟b)的保溫溫度為35(T370°C。
9.根據(jù)權(quán)利要求4所述的退火工藝，其特征在于，步驟c)的保溫溫度為29(T320°C。
10.根據(jù)權(quán)利要求4所述的退火工藝，其特征在于，步驟d)的保溫溫度為25(T260°C。
【文檔編號(hào)】C22C21/00GK104264009SQ201410517679
【公開日】2015年1月7日 申請(qǐng)日期:2014年9月30日 優(yōu)先權(quán)日:2014年9月30日
【發(fā)明者】史宏偉, 劉守明, 韓愛芝, 張洪濤 申請(qǐng)人:國(guó)網(wǎng)河南省電力公司周口供電公司