專利名稱：高強(qiáng)度耐熱鋁合金管型母線的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于高壓和超高壓輸變電配電裝置的管型母線。
背景技術(shù)：
在我國(guó)，用于高壓和超高壓(110KV 1000KV)輸變電裝置的鋁合金管型母線 現(xiàn)采用由本申請(qǐng)人和沈陽鋁材廠、沈陽銀箭導(dǎo)電管廠提供的常規(guī)的6063合金生產(chǎn)。 這些鋁合金雖然力學(xué)性能、電性能及有關(guān)各項(xiàng)物理性能等可以滿足需要，但生產(chǎn)的管 母線的最高使用溫度不能超過90'C (標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定80°C)，超過該溫度長(zhǎng)期運(yùn)行時(shí)材料會(huì) 產(chǎn)生蠕變。根據(jù)市場(chǎng)調(diào)研結(jié)果，國(guó)內(nèi)電力設(shè)計(jì)部門積極要求使用高強(qiáng)度耐熱鋁合金管 母線(工作溫度期望達(dá)到15(TC以上)，管母線在運(yùn)行時(shí)，因?yàn)樘岣咂淠蜔嵝阅埽?能提高其在高溫時(shí)的力學(xué)性能，從而顯著提高載流容量，特別是提高送電系統(tǒng)運(yùn)行的 安全可靠性，從而也可以節(jié)約大批的有色金屬，降低工程造價(jià)，這也一直是送變電設(shè) 計(jì)最關(guān)注的問題。因此，高強(qiáng)度耐熱鋁合金管母線的研制受到全國(guó)電力設(shè)計(jì)部門及送 變電行業(yè)的高度重視。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是針對(duì)上述現(xiàn)狀，旨在提供一種能減少輸電過程的線損，增加送電 系統(tǒng)的可靠性，強(qiáng)度高、導(dǎo)電性能好，在高溫下具有穩(wěn)定的力學(xué)性能和大的載流量， 瞬間短路時(shí)仍能保持導(dǎo)體力學(xué)性能的高強(qiáng)度耐熱鋁合金管型母線。
本發(fā)明目的的實(shí)現(xiàn)方式為，高強(qiáng)度耐熱鋁合金管型母線，管型母線采用A1— Mg—Si—Zr合金生產(chǎn)，合金的百分組成為Si 0.30 ~ 0.50、 Fe 0.35、 Cu 0.10、 MnO.lO、 Mg0.50-0.75、 O 0.10、 Zn0.10、 Ti 0.10、 Zr 0.20 ~ 0.30、雜質(zhì)《0.15、 Al 余量。
由于本發(fā)明采用的Al—Mg—Si合金中加入加入微量元素Zr，使合金的再結(jié)晶 溫度提高80 10(TC，可確保管型母線的使用溫度達(dá)到2(KTC。本發(fā)明采用Al—Mg 一Si—Zr合金生產(chǎn)管母線，提高了管母線的耐熱性能、載流容量、增加了輸變電系 統(tǒng)運(yùn)行的可靠性，減少了輸電過程的線損；本管型母線強(qiáng)度高，導(dǎo)電率可達(dá)到53— 58%IACS、導(dǎo)電性能好，連續(xù)使用溫度20(TC時(shí)其o^210Mpa，高溫下具有穩(wěn)定的力 學(xué)性能和大的載流量，瞬間短路時(shí)仍能保持導(dǎo)體力學(xué)性能，蠕變強(qiáng)度高、防風(fēng)、抗震、 耐用，能適應(yīng)高壓和超高壓輸變電的需要。
Al—Mg—Si—Zr合金也可以用來制造其它導(dǎo)體材料。
具體實(shí)施例方式
本管型母線采用Al—Mg — Si—Zr合金生產(chǎn)，合金的百分組成為Si 0.30~ 0.50、 Fe0.35、 CuO.lO、 MnO.lO、 Mg0.50~0.75、 CrO.lO、 Zn(U0、 Ti 0.10、 Zr 0.20-0.30、雜質(zhì)《(U5、 Al 余量。
根據(jù)有關(guān)資料介紹，向鋁中添加鋯能提高鋁的再結(jié)晶溫度、蠕變強(qiáng)度及耐熱性能。 含1%左右Mg,Si及少量的Cu、 Z,.等元素的合金既有高的蠕變強(qiáng)度，又有大于51%IACS 的導(dǎo)電性能。鋯是鋁合金一種微量合金元素，鋯的最重要作用是對(duì)鋁的再結(jié)晶有影響， 可使鋁的再結(jié)晶溫度上升100K。文獻(xiàn)中介紹在Ai"Mg—Zr合金中，同時(shí)與鋁處于 平衡狀態(tài)的只有MgsAL及ZrAl,，鋯不激烈地,少鎂的固溶度。而在Al—Si—Zr合金 中，Zr與Si在鋁中固溶度較低，在A1端僅有ZrAl:,和Si。
基于上述的論述認(rèn)為Zr在Al、 Mg、 Si合金中，主要與Al形成ZrAl:,化合物， 在濃度低時(shí)與Mg、 Si不發(fā)生反應(yīng)。
含Zr量低時(shí)，如0. 04iZr鋁合金主要靠固溶效應(yīng)起作用，而含Zr量高時(shí)，如0. 3%Zr，
不僅是A1A具有沉淀效應(yīng)，同時(shí)又具有晶粒細(xì)化效果。
本申請(qǐng)人對(duì)本管犁母線作了大量工業(yè)試驗(yàn)，具體測(cè)試結(jié)果如下
1) 高溫瞬時(shí)拉力試驗(yàn)力學(xué)性能
試驗(yàn)產(chǎn)品規(guī)格及狀態(tài)。150*7 mm T6試樣加熱200°C保溫10分鐘時(shí)測(cè)得產(chǎn)
品的力學(xué)性能
o b=215Mpa o 0.2=190Mpa
S =8%
2) 導(dǎo)電率56%IACS
3) 焊接性能焊接強(qiáng)度140Mpa為基體強(qiáng)度的65V。
4) 電阻率0.03078 Qmm2/m
5) 載流量；0150*7 mm管母柳K時(shí)載流量5580A，不低于6063合金(5050A)
6) 彈性模量72000Mpa
7) 其它物理常數(shù)
20^100。C線膨脹系數(shù)a =21.5*10-61/°C 泊松比0.40
20。C時(shí)電阻溫度系數(shù)0.0041°C
電力設(shè)計(jì)部門管母線的要求如下-
1、工作溫度100 200。C時(shí)能保持室溫的力學(xué)性能
o b》205Mpa o 0.2^175 Mpa 5》8%
3、 導(dǎo)電率》51IACS
4、 其它物理常數(shù)滿足使用要求
5、 焊接性能良好，剩余強(qiáng)度達(dá)到現(xiàn)有標(biāo)準(zhǔn)
6、 載流量不低于現(xiàn)有合金管母線
證明本管母線的各項(xiàng)性能均達(dá)到電力部門的使用要求，有的還超出。
權(quán)利要求
1、高強(qiáng)度耐熱鋁合金管型母線，其特征在于管型母線采用Al-Mg-Si-Zr合金生產(chǎn)，合金的百分組成為Si0.30～0.50、Fe0.35、Cu0.10、Mn0.10、Mg0.50～0.75、Cr0.10、Zn0.10、Ti0.10、Zr0.20～0.30、雜質(zhì)≤0.15、Al余量。
全文摘要
高強(qiáng)度耐熱鋁合金管型母線，涉及一種用于高壓和超高壓輸變電配電裝置的管型母線。管型母線采用Al-Mg-Si-ZrO₃合金生產(chǎn)，合金的百分組成為Si 0.30～0.50、Fe 0.35、Cu 0.10、Mn0.10、Mg 0.50～0.75、Cr 0.10、Zn0.10、Ti 0.10、Zr 0.20～0.30、雜質(zhì)≤1.5、Al余量。由于本發(fā)明采用的Al-Mg-Si合金中加入Zr，使合金的再結(jié)晶溫度提高80～100℃，可確保管型母線的使用溫度達(dá)到200℃。本發(fā)明用Al-Mg-Si-ZrO₃合金生產(chǎn)管母線，提高了管母線的耐熱性能、載流容量、增加了輸變電系統(tǒng)運(yùn)行的安全可靠性，減少了輸電過程的線損；本管型母線強(qiáng)度高、導(dǎo)電性能好，在高溫下具有穩(wěn)定的力學(xué)性能和大的載流量，瞬間短路時(shí)仍能保持導(dǎo)體力學(xué)性能，能適應(yīng)高壓和超高壓輸變電需要。本發(fā)明所用合金可以用來制造其它導(dǎo)體材料。
文檔編號(hào)H01B5/00GK101174489SQ200710053600
公開日2008年5月7日 申請(qǐng)日期2007年10月22日 優(yōu)先權(quán)日2007年10月22日
發(fā)明者呂續(xù)國(guó), 周錦平, 尹建明 申請(qǐng)人:湖北興和鋁業(yè)有限公司