專利名稱：一種高強高導(dǎo)鋁合金導(dǎo)線及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于鋁合金導(dǎo)線的制造技術(shù)，具體是一種用于制造輸電電纜的具有高強度、高導(dǎo)電率的導(dǎo)線及其制備方法。
背景技術(shù)：
銅是輸電電纜常用材質(zhì)，但國際國內(nèi)銅資源都極為短缺。鋁也是導(dǎo)電金屬材料，只是純鋁的導(dǎo)電能力僅為銅的64%。但是，鋁資源十分豐富，價格便宜(當前價格約為銅的1/3，甚至更低)，比重是銅的30%左右，綜合比較鋁電纜有非常突出的優(yōu)越性。正因為如此，國際上鋁電纜使用率很高，法國的電線電纜80%以上為鋁導(dǎo)體，日本的鋁導(dǎo)線也占50%以上。國際上早在上世紀50年代就開始生產(chǎn)應(yīng)用鋁導(dǎo)線，形成了一系列標準導(dǎo)電鋁合金，如美國的1035、8030、8016、5005鋁合金，聯(lián)邦德國的SOOSA鋁合金等等。近年來，隨著科技的進步和制造技術(shù)的發(fā)展，我國鋁合金導(dǎo)線的應(yīng)用比例在不斷的增加。為保證鋁導(dǎo)線的電阻滿足國家標準GB/T 1179-83 (2. 8264X10-8 Q m)的前提下，采用微合金化提高鋁導(dǎo)線的強度和延伸率。這類發(fā)明專利已有數(shù)十個。另外，國內(nèi)鋁桿加工企業(yè)早在20多年前就在電工圓鋁桿中添加稀土元素，用來除氣、除雜、細化晶粒、提高鋁導(dǎo)線的導(dǎo)電率和耐蝕性。在電工圓鋁桿的國家標準GB/T3954-2001中有確定的稀土電工圓鋁桿的系列型號。目前，所有國內(nèi)外的鋁合金導(dǎo)線都是通過微合金化方法，在導(dǎo)電率降低不多的情況下，盡可能地提高強度，提高耐高溫性能，對于組織結(jié)構(gòu)對鋁合金導(dǎo)線性能影響很少提及。分析我國鋁合金導(dǎo)線電纜的應(yīng)用量不到1%。主要原因還是鋁導(dǎo)線制造技術(shù)的不成熟，不能滿足用戶對性能的要求。其中最突出的是解決強度、延伸率與導(dǎo)電性的矛盾。材料強化的諸多方法大多是以犧牲導(dǎo)電性來換取的，如細晶強化，晶界多了電子傳輸就困難；固溶強化，晶格畸變，電子傳輸變得困難；第二相強化，化合物阻擋電子傳輸；變形強化，強烈的晶格畸變，電阻急劇升高。目前鋁導(dǎo)線的研究集中在這些強化方法的選擇上，致力于尋求強度提高和導(dǎo)電性下降的恰當配合。各種文章、專利都是探索合金化方法，忽略了從組織結(jié)構(gòu)著手來提高鋁導(dǎo)線性能，尤其是忽略了織構(gòu)的利用。當鋁導(dǎo)線形成織構(gòu)后，原來的晶粒從紊亂的取向轉(zhuǎn)變到沿形變方向一致排列，電子傳輸通暢，導(dǎo)電性大大提高；同時，高度織構(gòu)也使得鋁導(dǎo)線沿長度方向的強度得以提高。鋁盡管合金導(dǎo)線是微合金化，合金含量很少，但組織結(jié)構(gòu)的變化還是存在的。尤其是從鑄造后的鋁棒到軋制成圓鋁桿再到拉拔成細線，鋁合金要經(jīng)歷巨大的塑性變形過程。如果通過控制成分和加工工藝，獲得絲織構(gòu)，那么不僅導(dǎo)線的導(dǎo)電性提高，強度也同樣會提高。形成絲織構(gòu)對鋁合金導(dǎo)線來說是非常有利的組織形態(tài)。怎樣才能獲得滿意的織構(gòu)度和織構(gòu)取向是需要通過恰當?shù)某煞衷O(shè)計和變形工藝控制。對于鋁合金這樣的面心立方晶體的金屬，常溫下塑性變形，由于滑移方向多，滑移變形容易，所以拉拔變形中不如鋼鐵那樣易于獲得絲織構(gòu)。要想獲得高度絲織構(gòu)，必須采取特殊的變形方式。在液氮附近溫度下快速變形，鋁合金的滑移受到抑制，只能以切變變形方式進行塑性變形。此時，超低溫快速變形大大促進鋁合金形成高度絲織構(gòu)。同時，切變還有助于消除之前滑移變形導(dǎo)致的嚴重晶格畸變，使后續(xù)熱處理更加容易。為了獲得高度絲織構(gòu)，合金成分需要恰當設(shè)計。鋁合金中加入鐵、鋯、釔、鈧等元素時，易于在合金中形成Al3Me型共格化合物質(zhì)點。這些小質(zhì)點在材料塑性變形時有利于晶粒轉(zhuǎn)動到一致的取向形成織構(gòu)。Al3Me型共格化合物質(zhì)點數(shù)量要恰當，少了起不到促進形成織構(gòu)的作用，多了會阻礙織構(gòu)的形成，因此需要通過大量試驗來確定添加的合金量范圍。另夕卜，不同的金屬元素所形成的Al3Me型共格化合物質(zhì)點的貢獻、效果也不盡相同。Al3Me型共格化合物質(zhì)點在合金中不僅有利于織構(gòu)形成，對提高材料強度，耐高溫性能也非常明顯，同時對導(dǎo)電性影響較小。為了獲得高度絲織構(gòu)，除超低溫快速變形外，前面的制備工藝也需要恰當配合。鋁合金塑性變形工藝對形成織構(gòu)影響很大，變形溫度、載荷類型、潤滑狀態(tài)、模具設(shè)計等都影響織構(gòu)的形成和取向差別。連鑄連軋過程中，變形溫度對形成織構(gòu)影響較大，再結(jié)晶溫度以下變形有利于織構(gòu)形成；拉拔過程中，模具設(shè)計的恰當，潤滑充分，則摩擦力作用較小，在擠壓與拉伸復(fù)合作用下，有利形成織構(gòu)，取向多為銅織構(gòu)、黃銅織構(gòu)和立方織構(gòu)。 變形后退火處理有利于降低強度、應(yīng)力、恢復(fù)塑性、提高導(dǎo)電性。同時，由于原子活動能力增加，變形時形成的織構(gòu)也進一步趨于一致，一些高指數(shù)取向?qū)⑾虻椭笖?shù)取向轉(zhuǎn)變。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明立足于超低溫快速變形結(jié)合微合金化成分設(shè)計和加工工藝控制，提供制備一種具有高度絲織構(gòu)的高強高導(dǎo)鋁合金導(dǎo)線的方法。高度絲織構(gòu)鋁合金導(dǎo)線不僅具有高強、高導(dǎo)、耐熱等優(yōu)點，而且成本低廉，易于生產(chǎn)，制造的輸電電纜重量輕，柔韌度高，易于運輸和安裝。實現(xiàn)上述目的的技術(shù)解決方案如下一種高強高導(dǎo)鋁合金導(dǎo)線，按重量百分比包含如下元素鐵Fe 0. 13%_0. 72%，銅Cu 0. 11%-0. 45%,鈧 Sc 0. 007%-0. 1%，硅 Si 彡 0. 07%,混合稀土 (鑭 + 鈰)0. 03-0. 04%,硼B(yǎng)^O. 004%,鋁Al及其他雜質(zhì)。所述雜質(zhì)中鈦Ti、釩V、錳Mn和鉻Cr元素之和彡0. 01%。所述雜質(zhì)中其它不可避免雜質(zhì)總量< 0. 01%。所述鋁合金導(dǎo)線按重量百分比包含如下元素鐵Fe 0.553%，銅Cu 0. 322%，鈧ScO. 051%,硅SiO. 051%,混合稀土 (鑭+鈰)0. 033%,硼B(yǎng) 0. 004%,鋁Al及其他雜質(zhì)，所述雜質(zhì)中鈦Ti、釩V、錳Mn和鉻Cr等雜質(zhì)元素之和彡0. 01%。所述鋁合金導(dǎo)線電阻為2. 72-2. 95 X 10_8 Q .m，即58. 3-63. 2IACS ;抗拉強度o為112-132MPa，延伸率 8 為 24-38%。所述鋁合金導(dǎo)線絲織構(gòu)度達45%以上，為單一取向織構(gòu)或多取向的復(fù)合織構(gòu)。所述鋁合金導(dǎo)線是通過超低溫快速拉拔定形而成的。一種高強高導(dǎo)鋁合金導(dǎo)線的制造方法，如圖5，包括以下步驟步驟一配料；步驟二 熔煉；步驟三連鑄連軋；步驟四拉絲；
步驟五退火處理；其中所述步驟四拉絲中最后一道拉拔為超低溫快速拉拔定形。所述超低溫快速拉拔定性工藝為將已拉拔成直徑03. 0±0. Imm的鋁導(dǎo)線錠，放入液氮冷卻槽中，待導(dǎo)線冷到-100°C以下，快速拉拔成型，獲得最終截面為5±0. Imm2異形截面導(dǎo)線。所述步驟一配料按重量百分比鐵Fe 0. 13%_0. 72%,銅 Cu 0. 11%_0. 45%,鈧 Sc 0. 007%_0. 1%，硅Si ( 0. 07%,混合稀土(鑭+鈰)0. 03-0. 04%,硼B(yǎng)彡0. 004%,釩、鈦、錳、鉻四種元素及其他不可避免雜質(zhì)總量< 0. 01% ;余量為招配料；所述步驟二 熔煉 先將99. 7%的工業(yè)純鋁錠放入爐中熔化，再加入各元素的中間合金；熔煉爐的鋁液進入保溫爐，加鋁硼中間合金，攪拌除雜質(zhì)；以氮氣由爐底輸送精煉劑對鋁液進行精煉、除氣；除渣后的鋁合金液體靜置30分鐘，溫度控制在750-800°C之間；期間對爐內(nèi)成分進行分析和調(diào)整；所述步驟三連鑄連軋軋機進口溫度為480°C_560°C，出口溫度為270°C -320°C ；所述步驟四拉絲拉絲得到直徑09. 5±0. Imm的鋁合金桿經(jīng)過拉絲機拉制鋁合金單線；拉絲模具設(shè)計保證良好潤滑，配模設(shè)計保證前幾道拉拔傳動比大于模具直徑確定的伸長率1-4% ；將已拉拔成直徑03. 0±0. Imm的鋁導(dǎo)線錠，放入液氮冷卻槽中，待導(dǎo)線冷到-100°C以下，快速拉拔成型，獲得最終截面為5±0. Imm2左右異形截面導(dǎo)線；所述步驟五退火處理拉絲后熱處理溫度為360-420°C，熱處理時間為30分鐘；自然冷卻得到高強高導(dǎo)鋁合金導(dǎo)線。本發(fā)明的有益技術(shù)效果體現(xiàn)在以下方面本發(fā)明通過超低溫快速拉拔獲得高度絲織構(gòu)，在提高鋁合金導(dǎo)線強度的同時大幅度提高導(dǎo)電性。本發(fā)明采用能形成Al3Me型共格化合物質(zhì)點的鐵、鈧等幾種元素的復(fù)合，促進鋁合金在變形，尤其是超低溫快速變形時形成織構(gòu)。本發(fā)明并通過控制連鑄連軋工藝，拉絲變形工藝以及拉絲模設(shè)計，退火處理等工藝措施，以配合超低溫快速拉拔來降低電阻提高導(dǎo)電性。本發(fā)明的與現(xiàn)有技術(shù)相比，抗拉強度達到130Mpa以上，高導(dǎo)電率，導(dǎo)電率可達到63%IACS，耐熱性能好的高強度高導(dǎo)電率耐熱鋁合金導(dǎo)線，可以有效增加導(dǎo)線輸電能力，進一步降低投資成本。


圖I為產(chǎn)品導(dǎo)線組織織構(gòu)取向主要是〈111〉和〈100〉絲織構(gòu)，織構(gòu)度為45%。圖2為產(chǎn)品導(dǎo)線組織織構(gòu)取向主要是〈111〉和〈100〉絲織構(gòu),織構(gòu)度為70%。圖3為產(chǎn)品導(dǎo)線組織織構(gòu)取向主要是〈111〉和〈100〉絲織構(gòu)，織構(gòu)度為55%。
圖4為產(chǎn)品導(dǎo)線組織織構(gòu)取向主要是〈111〉和〈100〉絲織構(gòu),織構(gòu)度為80%。圖5為本發(fā)明方法流程圖。
具體實施例方式通過以下實施例對比，更好的闡述本發(fā)明所述的鋁合金導(dǎo)線及制備方法。實施例IA I、配料每噸A99. 7工業(yè)純鋁錠添加7kg的Al-Fe (含F(xiàn)e20%)中間合金；6kg的Al-Cu (含Cu20%)中間合金，2kg的Al-Sc (含Sc2%)中間合金。2、熔煉將純鋁錠加入熔煉爐熔化，待熔化后的鋁液溫度升高到800°C以上，順序加入Al-Fe、Al-Cu中間合金；將熔化爐鋁液導(dǎo)入保溫爐，溫度控制在750°C _800°C之間，按 每噸鋁錠添加4Kg混合稀土中間合金Al-Re (含Re 9%)和按每噸鋁錠添加3Kg鋁硼中間合金Al-B (含B 2. 5%)除雜；再以氮氣帶動精煉劑由爐底吹入鋁液除氣；扒渣后按每噸鋁錠添加2Kg中間合金Al-Sc (含Sc 2%)，靜置30分鐘，期間對爐內(nèi)成分進行分析與調(diào)整。以35ppi多孔陶瓷板過濾，將溫度為750°C _800°C的鋁液注入結(jié)晶輪進行連鑄連軋。3、連鑄連軋控制結(jié)晶輪冷卻強度，保證鑄坯截面全部是柱狀晶?？刂畦T坯進入軋機的溫度為480°C _560°C，軋機出口處圓鋁桿溫度為270°C -320°C,圓鋁桿直徑09. 5±0. I。4、拉絲直徑09. 5圓鋁桿經(jīng)9道拉絲得到直徑為03. Omm的鋁線。前四道拉絲傳動比大于模具直徑確定的伸長率1-4%,后五道按正常配模拉伸。最后一道拉拔成截面5mm2的異形截面導(dǎo)線。5、退火處理截面5mm2的異形截面導(dǎo)線進行退火處理，處理溫度360°C，時間30分鐘6、產(chǎn)品成分的重量百分比為鐵Fe 0. 135%、銅Cu 0. 117%、鈧Sc 0. 007%、硅SiO. 057%、鈦Ti、釩V、錳Mn和鉻Cr等雜質(zhì)元素之和彡0. 01%，稀土 0. 033%、硼B(yǎng) 0. 004%，余量為招Al。7、產(chǎn)品導(dǎo)線電阻按國家標準GB/T3048. 2-2007測試，其電阻值為2. 8573 X Kr8 Q m，相當于60. 3IACS ;抗拉強度按國家標準GB/T228-2002測試，o=112MPa，延伸率 8 =38%o8、產(chǎn)品導(dǎo)線組織采用JSM-6490LV型掃描電子顯微鏡(SEM)加HKL Channel 5型背散射電子衍射(EBSD)儀測試，織構(gòu)取向主要是〈111〉和〈100〉絲織構(gòu)(如圖1)，織構(gòu)度為45%。實施例IB I.配料每噸A99. 7工業(yè)純鋁錠添加7kg的Al-Fe (含F(xiàn)e20%)中間合金；6kg的Al-Cu (含Cu20%)中間合金，2kg的Al-Sc (含Sc2%)中間合金。2.熔煉將純鋁錠加入熔煉爐熔化，待熔化后的鋁液溫度升高到800°C以上，加入Al-Fe中間合金；將熔化爐鋁液導(dǎo)入保溫爐，溫度控制在750°C -800°C之間，按每噸鋁錠添加4Kg稀土中間合金Al-Re (含Re 9%)和按每噸鋁錠添加3Kg鋁硼中間合金Al-B (含B2. 5%)除雜；再以氮氣帶動精煉劑由爐底吹入鋁液除氣；扒渣后按每噸鋁錠添加2Kg中間合金Al-Sc (含Sc 2%)，靜置30分鐘，期間對爐內(nèi)成分進行分析與調(diào)整。以35ppi多孔陶瓷板過濾，將溫度為750°C _800°C的鋁液注入結(jié)晶輪進行連鑄連軋。3.連鑄連軋控制結(jié)晶輪冷卻強度，保證鑄坯截面全部是柱狀晶?？刂畦T坯進入軋機的溫度為480°C _560°C，軋機出口處圓鋁桿溫度為270°C -320°C,圓鋁桿直徑09. 5±0. I。4.拉絲直徑09. 5圓鋁桿經(jīng)9道拉絲得到直徑為03. Omm的鋁線。前四道拉絲傳動比大于模具直徑確定的伸長率1-4%,后五道按正常配模拉伸。最后一道拉拔成截面5mm2的異形截面導(dǎo)線。5.超低溫快速拉拔將直徑為O 3. Omm的鋁線錠置于冷卻槽中，灌入液氮，待液氮漫過鋁線錠上部且揮發(fā)結(jié)束，液面平靜時開始拉拔，獲得截面5mm2的異形截面導(dǎo)線。6.退火處理截面5mm2的異形截面導(dǎo)線進行退火處理，處理溫度380°C，時間30分 鐘7.產(chǎn)品成分的重量百分比為鐵Fe 0. 137%、銅Cu 0. 117%、鈧Sc 0. 008%、硅SiO. 051%、鈦Ti、釩V、錳Mn和鉻Cr等雜質(zhì)元素之和彡0. 01%，稀土 0. 035%、硼B(yǎng) 0. 004%、，
余量為招Al。8.產(chǎn)品導(dǎo)線電阻按國家標準GB/T3048. 2-2007測試，其電阻值為2. 7808X IO^8Q m，相當于 62IACS ;抗拉強度按國家標準 GB/T228-2002 測試，o =122MPa,延伸率6=25%。9.產(chǎn)品導(dǎo)線組織采用JSM-6490LV型掃描電子顯微鏡(SEM)加HKL Channel 5型背散射電子衍射(EBSD)儀測試，織構(gòu)取向主要是〈111〉和〈100〉絲織構(gòu)(如圖2)，織構(gòu)度為70%。實施例2k I.配料每噸A99. 7工業(yè)純鋁錠添加:30kg的Al-Fe (含F(xiàn)e20%)中間合金；18kg的Al-Cu (含Cu20%)中間合金，15kg的Al-Sc (含Sc2%)中間合金。2.熔煉將純鋁錠加入熔煉爐熔化，待熔化后的鋁液溫度升高到800°C以上，順序加入Al-Fe、Al-Cu中間合金；將熔化爐鋁液導(dǎo)入保溫爐，溫度控制在750°C _800°C之間，按每噸鋁錠添加4Kg混合稀土中間合金Al-Re (含Re 9%)和按每噸鋁錠添加3Kg鋁硼中間合金Al-B (含B 2. 5%)除雜；再以氮氣帶動精煉劑由爐底吹入鋁液除氣；扒渣后按每噸鋁錠添加15Kg中間合金Al-Sc (含Sc 2%)，靜置30分鐘，期間對爐內(nèi)成分進行分析與調(diào)整。以35ppi多孔陶瓷板過濾，將溫度為750°C _800°C的鋁液注入結(jié)晶輪進行連鑄連軋。3.連鑄連軋控制結(jié)晶輪冷卻強度，保證鑄坯截面全部是柱狀晶?？刂畦T坯進入軋機的溫度為480°C _560°C，軋機出口處圓鋁桿溫度為270°C -320°C,圓鋁桿直徑09. 5±0. I。4.拉絲直徑09. 5圓鋁桿經(jīng)9道拉絲得到直徑為03. Omm的鋁線。前四道拉絲傳動比大于模具直徑確定的伸長率1-4%,后五道按正常配模拉伸。最后一道拉拔成截面5mm2的異形截面導(dǎo)線。5.退火處理截面5mm2的異形截面導(dǎo)線進行退火處理，處理溫度360°C，時間30分鐘。6.產(chǎn)品成分的重量百分比為鐵Fe 0. 545%、銅Cu 0. 253%、鈧Sc 0. 049%、硅SiO. 057%、鈦Ti、釩V、錳Mn和鉻Cr等雜質(zhì)元素之和彡0. 01%，稀土 0. 033%、硼B(yǎng) 0. 0038%,余量為招Al。7.產(chǎn)品導(dǎo)線電阻按國家標準GB/T3048. 2-2007測試，其電阻值為2. 9371 X Kr8 Q m，相當于58. 7IACS ;抗拉強度按國家標準GB/T228-2002測試，o=118MPa，延伸率 8 =34%o
8.產(chǎn)品導(dǎo)線組織采用JSM-6490LV型掃描電子顯微鏡(SEM)加HKL Channel 5型背散射電子衍射(EBSD)儀測試，織構(gòu)取向主要是〈111〉和〈100〉絲織構(gòu)(如圖3)，織構(gòu)度為55%。實施例2B (最佳實施例)I.配料每噸A99. 7工業(yè)純鋁錠添加:30kg的Al-Fe (含F(xiàn)e20%)中間合金；18kg的Al-Cu (含Cu20%)中間合金，15kg的Al-Sc (含Sc2%)中間合金。2.熔煉將純鋁錠加入熔煉爐熔化，待熔化后的鋁液溫度升高到800°C以上，加入Al-Fe中間合金；將熔化爐鋁液導(dǎo)入保溫爐，溫度控制在750°C -800°C之間，按每噸鋁錠添加4Kg稀土中間合金Al-Re (含Re 9%)和按每噸鋁錠添加3Kg鋁硼中間合金Al-B (含B2. 5%)除雜；再以氮氣帶動精煉劑由爐底吹入鋁液除氣；扒渣后按每噸鋁錠添加15Kg中間合金Al-Sc (含Sc 2%)，靜置30分鐘，期間對爐內(nèi)成分進行分析與調(diào)整。以35ppi多孔陶瓷板過濾，將溫度為750°C _800°C的鋁液注入結(jié)晶輪進行連鑄連軋。3.連鑄連軋控制結(jié)晶輪冷卻強度，保證鑄坯截面全部是柱狀晶?？刂畦T坯進入軋機的溫度為480°C _560°C，軋機出口處圓鋁桿溫度為270°C -320°C,圓鋁桿直徑09. 5±0. I。4.拉絲直徑09. 5圓鋁桿經(jīng)9道拉絲得到直徑為03. Omm的鋁線。前四道拉絲傳動比大于模具直徑確定的伸長率1-4%,后五道按正常配模拉伸。最后一道拉拔成截面5mm2的異形截面導(dǎo)線。5.超低溫快速拉拔將直徑為O 3. Omm的鋁線錠置于冷卻槽中，灌入液氮，待液氮漫過鋁線錠上部且揮發(fā)結(jié)束，液面平靜時開始拉拔，獲得截面5mm2的異形截面導(dǎo)線。6.退火處理截面5mm2的異形截面導(dǎo)線進行退火處理，處理溫度380°C，時間30分鐘。7.產(chǎn)品成分的重量百分比為鐵Fe 0. 553%、銅Cu 0. 322%、鈧Sc 0.051%、硅SiO. 051%、鈦Ti、釩V、錳Mn和鉻Cr等雜質(zhì)元素之和彡0. 01%，稀土 0. 033%、硼B(yǎng) 0. 0038%、,余量為招Al。8.產(chǎn)品導(dǎo)線電阻按國家標準GB/T3048. 2-2007測試，其電阻值為2. 7280 X 1(T8 Q m，相當于63. 2IACS ;抗拉強度按國家標準GB/T228-2002測試，o=132MPa，延伸率 8=24%。9.產(chǎn)品導(dǎo)線組織采用JSM-6490LV型掃描電子顯微鏡(SEM)加HKL Channel 5型背散射電子衍射(EBSD)儀測試，織構(gòu)取向主要是〈111〉和〈100〉絲織構(gòu)(如圖4)，織構(gòu)度為80%。實施例3A I.配料每噸A99. 7工業(yè)純鋁錠添加20kg的Al-Fe (含F(xiàn)e20%)中間合金；10kg的 Al-Cu (含 Cu20%) ；28kg 的 Al-Sc (含 Sc2%)中間合金。2.熔煉將純鋁錠加入熔煉爐熔化，待熔化后的鋁液溫度升高到800°C以上，加入Al-Fe中間合金；將熔化爐鋁液導(dǎo)入保溫爐，溫度控制在750°C -800°C之間，按每噸鋁錠添加4Kg稀土中間合金Al-Re (含Re 9%)和按每噸鋁錠添加3Kg鋁硼中間合金Al-B (含B2. 5%)除雜；再以氮氣帶動精煉劑由爐底吹入鋁液除氣；扒渣后按每噸鋁錠添加28Kg中間合金Al-Sc (含Sc 2%),靜置30分鐘，期間對爐內(nèi)成分進行分析與調(diào)整。以35ppi多孔陶瓷板過濾，將溫度為750°C _800°C的鋁液注入結(jié)晶輪進行連鑄連軋。3.連鑄連軋控制結(jié)晶輪冷卻強度，保證鑄坯截面全部是柱狀晶。控制鑄坯進入軋機的溫度為480°C _560°C，軋機出口處圓鋁桿溫度為270°C -320°C,圓鋁桿直徑09. 5±0. 1mm。4.拉絲直徑09. 5圓鋁桿經(jīng)10道拉絲得到直徑為03. Omm的鋁線。前四道拉絲模傳動比大于模具直徑確定的伸長率1-4%,后五道按正常配模拉伸。5.超低溫快速拉拔將直徑為O 3. Omm的鋁線錠置于冷卻槽中，灌入液氮，待液氮漫過鋁線錠上部且揮發(fā)結(jié)束，液面平靜時開始拉拔，獲得截面5mm2的異形截面導(dǎo)線。
6.退火處理截面5mm2的異形截面導(dǎo)線進行退火處理，處理溫度400°C，時間30分鐘7.產(chǎn)品成分的重量百分比為鐵FeO. 348%、銅CuO. 176%、鈧ScO. 087%、硅SiO. 053%、鈦Ti、釩V、錳Mn和鉻Cr等雜質(zhì)元素之和彡0. 01%，稀土 0. 031%、硼B(yǎng) 0. 0038%,余量為招Al。8.產(chǎn)品導(dǎo)線電阻按國家標準GB/T3048. 2-2007測試，其電阻值為2. 7280 X 1(T8 Q m，相當于63. 2IACS ;抗拉強度按國家標準GB/T228-2002測試， o=130MPa，延伸率 8 =24%o9.產(chǎn)品導(dǎo)線組織采用JSM-6490LV型掃描電子顯微鏡(SEM)加HKL Channel 5型背散射電子衍射(EBSD)儀測試，織構(gòu)取向主要是〈111〉絲織構(gòu)，織構(gòu)度為80%。實施例3B I.配料每噸A99. 7工業(yè)純鋁錠添加20kg的AlFe (含F(xiàn)e20%)中間合金；10kg的Al-Cu (含 Cu20%) ；28kg 的 Al-Sc (含 Sc2%)中間合金。2.熔煉將純鋁錠加入熔煉爐熔化，待熔化后的鋁液溫度升高到800°C以上，加入Al-Fe中間合金；將熔化爐鋁液導(dǎo)入保溫爐，溫度控制在750°C -800°C之間，按每噸鋁錠添加4Kg稀土中間合金Al-Re (含Re 9%)和按每噸鋁錠添加3Kg鋁硼中間合金Al-B (含B2. 5%)除雜；再以氮氣帶動精煉劑由爐底吹入鋁液除氣；扒渣后按每噸鋁錠添加28Kg中間合金Al-Sc (含Sc 2%),靜置30分鐘，期間對爐內(nèi)成分進行分析與調(diào)整。以35ppi多孔陶瓷板過濾，將溫度為750°C _800°C的鋁液注入結(jié)晶輪進行連鑄連軋。3.連鑄連軋控制結(jié)晶輪冷卻強度，保證鑄坯截面全部是柱狀晶?？刂畦T坯進入軋機的溫度為480°C _560°C，軋機出口處圓鋁桿溫度為270°C -320°C,圓鋁桿直徑09. 5±0. I。4.拉絲直徑09. 5圓鋁桿經(jīng)10道拉絲得到直徑為03. Omm的鋁線。前四道拉絲模傳動比大于模具直徑確定的伸長率1-4%,后五道按正常配模拉伸，最后一道拉拔成截面5_2的異形截面導(dǎo)線。5.退火處理截面5mm2的異形截面導(dǎo)線進行退火處理，處理溫度420°C，時間30分
鐘
6.產(chǎn)品成分的重量百分比為鐵Fe 0. 366%、銅Cu 0. 183%、鈧ScO. 1%、硅SiO. 05%、鈦Ti、釩V、錳Mn和鉻Cr等雜質(zhì)元素之和彡0. 01%，稀土 0. 033%、硼B(yǎng)0. 004%、，余量為招Al。7.產(chǎn)品導(dǎo)線電阻按國家標準GB/T3048. 2-2007測試，其電阻值為2. 9371 X Kr8 Q m，相當于58. 7IACS ;抗拉強度按國家標準GB/T228-2002測試，o=118MPa，延伸率 8 =34%o8.產(chǎn)品導(dǎo)線組織采用JSM-6490LV型掃描電子顯微鏡(SEM)加HKL Channel 5型背散射電子衍射(EBSD)儀測試，織構(gòu)取向主要是〈100〉和〈111〉絲織構(gòu)，織構(gòu)度為55%。實施例4A:I.配料每噸A99. 7工業(yè)純鋁錠添加40kg的AlFe (含F(xiàn)e20%)中間合金；25kg的Al-Cu (含Cu20%)中間合金，15kg的Al-Sc (含Sc2%)中間合金。 2.熔煉將純鋁錠加入熔煉爐熔化，待熔化后的鋁液溫度升高到800°C以上，順序加入Al-Fe、Al-Cu中間合金；將熔化爐鋁液導(dǎo)入保溫爐，溫度控制在750°C _800°C之間，按每噸鋁錠添加4Kg混合稀土中間合金Al-Re (含Re 9%)和按每噸鋁錠添加3Kg鋁硼中間合金Al-B (含B 2. 5%)除雜；再以氮氣帶動精煉劑由爐底吹入鋁液除氣；扒渣后按每噸鋁錠添加15Kg中間合金Al-Sc (含Sc 2%)，靜置30分鐘，期間對爐內(nèi)成分進行分析與調(diào)整。以35ppi多孔陶瓷板過濾，將溫度為750°C _800°C的鋁液注入結(jié)晶輪進行連鑄連軋。3.連鑄連軋控制結(jié)晶輪冷卻強度，保證鑄坯截面全部是柱狀晶?？刂畦T坯進入軋機的溫度為480°C _560°C，軋機出口處圓鋁桿溫度為270°C -320°C,圓鋁桿直徑
09.5±0. I。4.拉絲直徑09.5圓鋁桿經(jīng)9道拉絲得到直徑為03. Omm的鋁線。前四道拉絲傳動比大于模具直徑確定的伸長率1-4%,后五道按正常配模拉伸。最后一道拉拔成截面5mm2的異形截面導(dǎo)線。5.退火處理截面5mm2的異形截面導(dǎo)線進行退火處理，處理溫度360°C，時間30分鐘。6.產(chǎn)品成分的重量百分比為鐵Fe 0. 576%、銅Cu 0. 389%、鈧Sc 0. 039%、硅SiO. 057%、鈦Ti、釩V、錳Mn和鉻Cr等雜質(zhì)元素之和彡0. 01%，稀土 0. 031%、硼B(yǎng) 0. 004%，余
量為招Al。7.產(chǎn)品導(dǎo)線電阻按國家標準GB/T3048. 2-2007測試，其電阻值為2. 9573 X Kr8 Q m，相當于58. 3IACS ;抗拉強度按國家標準GB/T228-2002測試，o=114MPa，延伸率 8 =38%o8.產(chǎn)品導(dǎo)線組織采用JSM-6490LV型掃描電子顯微鏡(SEM)加HKL Channel 5型背散射電子衍射(EBSD)儀測試，織構(gòu)取向主要是〈111〉和〈100〉絲織構(gòu)，織構(gòu)度為45%。實施例4B:I.配料每噸A99. 7工業(yè)純鋁錠添加:40kg的Al-Fe (含F(xiàn)e20%)中間合金；25kg的Al-Cu (含Cu20%)中間合金，15kg的Al-Sc (含Sc2%)中間合金。2.熔煉將純鋁錠加入熔煉爐熔化，待熔化后的鋁液溫度升高到800°C以上，加入Al-Fe中間合金；將熔化爐鋁液導(dǎo)入保溫爐，溫度控制在750°C -800°C之間，按每噸鋁錠添加4Kg稀土中間合金Al-Re (含Re 9%)和按每噸鋁錠添加3Kg鋁硼中間合金Al-B (含B2. 5%)除雜；再以氮氣帶動精煉劑由爐底吹入鋁液除氣；扒渣后按每噸鋁錠添加15Kg中間合金Al-Sc (含Sc 2%)，靜置30分鐘，期間對爐內(nèi)成分進行分析與調(diào)整。以35ppi多孔陶瓷板過濾，將溫度為750°C _800°C的鋁液注入結(jié)晶輪進行連鑄連軋。3.連鑄連軋控制結(jié)晶輪冷卻強度，保證鑄坯截面全部是柱狀晶?？刂畦T坯進入軋機的溫度為480°C _560°C，軋機出口處圓鋁桿溫度為270°C -320°C,圓鋁桿直徑
09.5±0. I。4.拉絲直徑09.5圓鋁桿經(jīng)9道拉絲得到直徑為03. Omm的鋁線。前四道拉絲傳動比大于模具直徑確定的伸長率1-4%,后五道按正常配模拉伸。最后一道拉拔成截面5mm2的異形截面導(dǎo)線。5.超低溫快速拉拔將直徑為O 3. Omm的鋁線錠置于冷卻槽中，灌入液氮，待液氮漫過鋁線錠上部且揮發(fā)結(jié)束，液面平靜時開始拉拔，獲得截面5mm2的異形截面導(dǎo)線。6.退火處理截面5mm2的異形截面導(dǎo)線進行退火處理，處理溫度380°C，時間30分鐘。7.產(chǎn)品成分的重量百分比為鐵Fe 0.712%、銅Cu 0. 442%、鈧Sc 0. 042%、硅SiO. 051%、鈦Ti、釩V、錳Mn和鉻Cr等雜質(zhì)元素之和彡0. 01%，稀土 0. 032%、硼B(yǎng) 0. 004%、，
余量為招Al。8.產(chǎn)品導(dǎo)線電阻按國家標準GB/T3048. 2-2007測試，其電阻值為
2.7808X IO^8Q m，相當于 62IACS ;抗拉強度按國家標準 GB/T228-2002 測試，o =128MPa,延伸率6=25%。
9.產(chǎn)品導(dǎo)線組織采用JSM-6490LV型掃描電子顯微鏡(SEM)加HKL Channel 5型背散射電子衍射(EBSD)儀測試，織構(gòu)取向主要是〈111〉和〈100〉絲織構(gòu)，織構(gòu)度為70%。
權(quán)利要求
1.一種高強高導(dǎo)鋁合金導(dǎo)線，其特征在于，所述鋁合金導(dǎo)線按重量百分比包含如下元素:鐵 Fe 0. 13%-0. 72%，銅 Cu 0. 11%-0. 45%，鈧 Sc 0. 007%-0. 1%，硅 Si ( 0. 07%，混合稀土(鑭+鈰)0. 03-0. 04%,硼B(yǎng)彡0. 004%,鋁Al及其他雜質(zhì)。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的鋁合金導(dǎo)線，其特征在于，所述雜質(zhì)中鈦Ti、釩V、錳Mn和鉻Cr元素之和< 0. 01%。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的鋁合金導(dǎo)線，其特征在于，所述雜質(zhì)中其它不可避免雜質(zhì)總量彡0. 01%。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的鋁合金導(dǎo)線，其特征在于，所述鋁合金導(dǎo)線按重量百分比包含如下元素鐵Fe 0. 553%,銅Cu 0. 322%,鈧ScO. 051%,硅SiO. 051%,混合稀土(鑭+鈰)0. 033%,硼B(yǎng) 0. 004%,鋁Al及其他雜質(zhì)，所述雜質(zhì)中鈦Ti、釩V、錳Mn和鉻Cr等雜質(zhì)元素之和< 0. 01%。
5.根據(jù)權(quán)利要求1-4中任一項所述的鋁合金導(dǎo)線，其特征在于，所述鋁合金導(dǎo)線電阻 % 2. 72-2. 95X IO^8Q m，即 58. 3-63. 2IACS ;抗拉強度 o 為 112_132MPa，延伸率 8 為24-38%o
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的鋁合金導(dǎo)線，其特征在于，所述鋁合金導(dǎo)線絲織構(gòu)度達45%以上，為單一取向織構(gòu)或多取向的復(fù)合織構(gòu)。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的鋁合金導(dǎo)線，其特征在于，所述鋁合金導(dǎo)線是通過超低溫快速拉拔定形而成的。
8.—種權(quán)利要求I所述的高強高導(dǎo)鋁合金導(dǎo)線的制造方法，其特征在于，包括以下步驟 步驟一配料； 步驟二 熔煉； 步驟三連鑄連軋； 步驟四拉絲； 步驟五退火處理； 其中所述步驟四拉絲中最后一道拉拔為超低溫快速拉拔定形。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述制造方法，其特征在于，所述超低溫快速拉拔定性工藝為將已拉拔成直徑O3.0±0. Imm的鋁導(dǎo)線錠，放入液氮冷卻槽中，待導(dǎo)線冷到-100°C以下，快速拉拔成型，獲得最終截面為5±0. Imm2異形截面導(dǎo)線。
10.根據(jù)權(quán)利要求8或9所述制造方法，其特征在于， 所述步驟一配料 按重量百分比鐵 Fe 0. 13%-0. 72%,銅 Cu 0. 11%-0. 45%,鈧 Sc 0. 007%-0. 1%，硅Si ( 0. 07%,混合稀土(鑭+鈰)0. 03-0. 04%,硼B(yǎng)彡0. 004%,釩、鈦、錳、鉻四種元素及其他不可避免雜質(zhì)總量< 0. 01% ;余量為招配料； 所述步驟二 熔煉 先將99. 7%的工業(yè)純鋁錠放入爐中熔化，再加入各元素的中間合金；熔煉爐的鋁液進入保溫爐，加鋁硼中間合金，攪拌除雜質(zhì)；以氮氣由爐底輸送精煉劑對鋁液進行精煉、除氣；除渣后的鋁合金液體靜置30分鐘，溫度控制在750-800°C之間；期間對爐內(nèi)成分進行分析和調(diào)整；所述步驟三連鑄連軋 軋機進口溫度為480°C _560°C，出口溫度為270°C -320°C ； 所述步驟四拉絲 拉絲得到直徑09. 5±0. Imm的鋁合金桿經(jīng)過拉絲機拉制鋁合金單線；拉絲模具設(shè)計保證良好潤滑，配模設(shè)計保證前幾道拉拔傳動比大于模具直徑確定的伸長率1-4% ； 將已拉拔成直徑03.0±0. Imm的鋁導(dǎo)線錠，放入液氮冷卻槽中，待導(dǎo)線冷到-100°C以下，快速拉拔成型，獲得最終截面為5±0. Imm2左右異形截面導(dǎo)線； 所述步驟五退火處理 拉絲后熱處理溫度為360-420°C，熱處理時間為30分鐘；自然冷卻得到高強高導(dǎo)鋁合 金導(dǎo)線。
全文摘要
本發(fā)明涉及鋁合金導(dǎo)線線材及其制備方法。通過超低溫快速拉拔獲得一種具有高度絲織構(gòu)的高強高導(dǎo)鋁合金導(dǎo)線，鋁合金導(dǎo)線絲織構(gòu)度達60%以上，抗拉強度達到130Mpa以上，導(dǎo)電率可達到63%IACS。本發(fā)明采用能形成Al3Me型共格化合物質(zhì)點的鐵、鈧幾種元素的復(fù)合，進行微合金化設(shè)計；通過控制連鑄連軋工藝，拉絲工藝獲得一定的絲織構(gòu)；通過超低溫快速拉拔大幅提高絲織構(gòu)和降低常溫變形造成的畸變；通過退火處理調(diào)整拉絲結(jié)束后的鋁導(dǎo)線織構(gòu)取向和織構(gòu)度，松弛拉拔應(yīng)力，恢復(fù)導(dǎo)線塑性，降低電阻提高導(dǎo)電性。本發(fā)明的與現(xiàn)有技術(shù)相比，可以在微合金化的條件下，控制變形工藝大幅度提高導(dǎo)線強度和導(dǎo)電性。
文檔編號H01B1/02GK102719709SQ20121015523
公開日2012年10月10日 申請日期2012年5月17日 優(yōu)先權(quán)日2012年5月17日
發(fā)明者侯科峰, 劉士斌, 於國良 申請人:深圳市兆方創(chuàng)業(yè)科技有限公司