一種高強(qiáng)度防銹鋁合金及其制備方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種高強(qiáng)度防銹鋁合金,其包括作為主要成分的鋁，多種添加的合金元素以及稀土微量元素，所述多種添加的合金元素選自Si，F(xiàn)e，Cu，Mn以及Ti中的至少一種；所述稀土微量元素為Re。本發(fā)明通過改變合金組成和加入微量元素，利用擴(kuò)散強(qiáng)化的原理提高合金的抗拉強(qiáng)度，既能發(fā)揮3A21合金耐腐蝕、塑性好的優(yōu)點(diǎn)，又改善提高了合金的力學(xué)性能，為生產(chǎn)電力金具提供最優(yōu)的合金材料。
【專利說明】一種高強(qiáng)度防銹鋁合金及其制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種防銹鋁合金及其制備方法，特別是涉及一種用于電力線路上的金屬連接器具的高強(qiáng)度防銹鋁合金及其制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002]電力部門輸送電力線路上使用的金屬連接器具(電力金具)要求導(dǎo)電、防銹和足夠的抗拉強(qiáng)度，電力金具的材質(zhì)一般選用純鋁合金1050AU060，防銹鋁3003、3A21和壓鑄鋁合金ZL101、ZL102，但用于線路夾持的電力金具則要求金具既能承受線路的拉力又能夾緊固定鋼芯鋁絞線，還能長時間的經(jīng)受風(fēng)雨氣侯的腐蝕，所以選用3A21防銹鋁合金材料是最合適的。但是，3A21防銹鋁合金材料抗拉強(qiáng)度Rm ^ 90MPa,規(guī)定非比例延伸強(qiáng)度Rp0.2≥30MPa，斷后伸長率≥16%。3A21防銹鋁合金材料屬于不可熱處理強(qiáng)化變形鋁合金，采用固溶熱處理不能夠提高合金強(qiáng)度，采用冷加工工藝提高強(qiáng)度又會降低合金的延伸率，使合金塑性減低。已有的解決方法是加大電力金具的截面積，或者選用6063、6063A等鋁合金，這種合金強(qiáng)度高一點(diǎn)，但是防腐性能和導(dǎo)電性能差。然而，加大電力金具的截面積，則會多用材料，增加成本，過多消耗金屬材料；雖然6063、6063A、ZL102合金的防腐性能比3A21合金低，長期在露天環(huán)境下，表面銹蝕，降低其強(qiáng)度。(3)影響其導(dǎo)電性能，尤其用于高壓輸電線路的電力金具，存在導(dǎo)電接觸不良引起事故的隱患。
[0003]然而，在通常的電路設(shè)計(jì)中，經(jīng)常采用防銹鋁合金3A21，而實(shí)際要求鋁合金材料抗拉強(qiáng)度Rm≥135MPa，規(guī)定非比例延伸強(qiáng)度Rp0.2≥65MPa，斷后伸長率≥20%，這就需要在不改變3A21鋁合金主要合金元素成分的前提下對防銹鋁合金3A21進(jìn)行處理，提高型材的力學(xué)性能，滿足設(shè)計(jì)部門的力學(xué)要求。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的目的是通過改變合金組成和加入微量元素，利用擴(kuò)散強(qiáng)化的原理提高合金的抗拉強(qiáng)度，既能發(fā)揮3A21合金耐腐蝕、塑性好的優(yōu)點(diǎn)，又改善提高了合金的力學(xué)性能，為生產(chǎn)電力金具提供最優(yōu)的合金材料。
[0005]本發(fā)明提供一種高強(qiáng)度防銹鋁合金，其包括作為主要成分的鋁，多種添加的合金元素以及稀土微量元素，所述多種添加的合金元素選自Si，F(xiàn)e, Cu, Mn以及Ti中的至少一種；所述稀土微量元素為Re。
[0006]其中，所述多種添加的合金元素在整個高強(qiáng)度防繡鋁合金中所占的質(zhì)量百分比例為:
S1: 0.45 ~0.55;
Fe: 0.55 ~0.65;
Cu: 0.15;
Mn: 1.5^1.6 ；
T1: 0.10;以及所述稀土微量元素Re在整個高強(qiáng)度防繡鋁合金中所占的質(zhì)量百分比例為Re:0.10。
[0007]其中，所述高強(qiáng)度防銹鋁合金的抗拉強(qiáng)度RmS 145MPa;規(guī)定非比例延伸強(qiáng)度Rp0.2≥66MPa ;斷后伸長率Am50≥25%。
[0008]其中，所述高強(qiáng)度防銹鋁合金的抗拉強(qiáng)度Rm為156MPa;規(guī)定非比例延伸強(qiáng)度Rp0.2為86MPa ;斷后伸長率Am50為36%。
[0009]其中，以鋁作為主要成分，通過加入多種添加的合金元素和稀土微量元素，調(diào)整高強(qiáng)度防銹鋁合金各組成元素的配方比例。
[0010]其中，所述多種添加的合金元素在整個高強(qiáng)度防繡鋁合金中所占的質(zhì)量百分比例為:
S1: 0.45 ~0.55;
Fe: 0.55 ~0.65;
Cu: 0.15;
Mn: 1.5^1.6 ；
T1: 0.10;
以及所述稀土微量元素Re在整個高強(qiáng)度防繡鋁合金中所占的質(zhì)量百分比例為Re:0.10。
[0011]其中，所述制備方法進(jìn)一步包括按比例配備合金元素或中間合金，在燃?xì)鉅t內(nèi)熔煉、精煉、靜置，鑄造成型。
[0012]其中，所述制備方法進(jìn)一步包括采用高溫高壓大擠壓比擠壓型材，在擠壓出口采取在線穿水冷卻。
[0013]本發(fā)明在不改變3A21鋁合金主要合金元素成分的前提下，通過調(diào)整添加到合金元素的比例和加入稀土微量元素，找到合金各組成元素的最佳配方比例，制定熱擠壓成形工藝和在線冷卻技術(shù)，加上適當(dāng)?shù)睦淅斐C直加工等制備工藝，提高型材的力學(xué)性能，滿足設(shè)計(jì)部門的力學(xué)要求。
【具體實(shí)施方式】
[0014]為了幫助理解本發(fā)明，通過具體示例對本發(fā)明的內(nèi)容進(jìn)行解釋，其只是為了便于理解本發(fā)明，而不作為對發(fā)明保護(hù)范圍的限定。
[0015]需要通過試驗(yàn)確定合金的具體成分，在試驗(yàn)中采用正交試驗(yàn)方法，優(yōu)選Mn、Fe、S1、Cu、Re多因數(shù)與抗拉強(qiáng)度Rm、規(guī)定非比例延伸強(qiáng)度Rp0.2，斷后伸長率多水平的試驗(yàn)條件，優(yōu)化最佳的合金組成，確定加入合金元素的比例。通過試驗(yàn)確定的合金成分中，按質(zhì)量百分?jǐn)?shù)(％):S1:0.45 ~0.55, Fe:0.55 ~0.65, Cu:0.15，Mn: 1.5 ~1.6，T1:0.10, Re:0.10。
[0016]在確定出防銹鋁合金3A21需要加入的元素比例后，按照給定比例可以制備合金。首先，采用鋁(Al) 99.8的純鋁錠，按比例配備合金元素或中間合金，在燃?xì)鉅t內(nèi)熔煉、精煉、靜置，鑄造成型。然后，采用高溫高壓大擠壓比擠壓型材，適當(dāng)加大模具焊合腔，增加焊合室靜水壓力，擠壓出口采取在線穿水冷卻，型材溫度低于70°C時，在保證型材尺寸的前提下，按2~3%矯直，提高材料的強(qiáng)度。
[0017]
【權(quán)利要求】
1.一種高強(qiáng)度防銹鋁合金，其包括作為主要成分的鋁，多種添加的合金元素以及稀土微量元素，其特征在于，所述多種添加的合金元素選自Si，F(xiàn)e, Cu, Mn以及Ti中的至少一種；所述稀土微量元素為Re。
2.如權(quán)利要求1所述的高強(qiáng)度防銹鋁合金，其特征在于:所述多種添加的合金元素在整個高強(qiáng)度防繡鋁合金中所占的質(zhì)量百分比例為:
S1: 0.45 ~0.55; Fe: 0.55 ~0.65; Cu: 0.15;
Mn: 1.5^1.6 ； T1: 0.10; 以及所述稀土微量元素Re在整個高強(qiáng)度防繡鋁合金中所占的質(zhì)量百分比例為Re:0.10。
3.如權(quán)利要求1所述的高強(qiáng)度防銹鋁合金，其特征在于:所述高強(qiáng)度防銹鋁合金的抗拉強(qiáng)度Rm≥145MPa ;規(guī)定非比例延伸強(qiáng)度Rp0.2≥66MPa ;斷后伸長率Am50≥25%。
4.如權(quán)利要求3所述的高強(qiáng)度防銹鋁合金，其特征在于:所述高強(qiáng)度防銹鋁合金的抗拉強(qiáng)度Rm為156MPa ;規(guī)定非比例延伸強(qiáng)度Rp0.2為86MPa ;斷后伸長率Am50為36%。
5.一種如權(quán)利要求1所述的高強(qiáng)度防銹鋁合金的制備方法，其特征在于:以鋁作為主要成分，通過加入多種添加的合金元素和稀土微量元素，調(diào)整高強(qiáng)度防銹鋁合金各組成元素的配方比例。
6.如權(quán)利要求5所述的高強(qiáng)度防銹鋁合金的制備方法，其特征在于:所述多種添加的合金元素在整個高強(qiáng)度防繡鋁合金中所占的質(zhì)量百分比例為: S1: 0.45 ~0.55; Fe: 0.55 ~0.65;
Cu: 0.15 ；
Mn: 1.5^1.6 ； T1: 0.10; 以及所述稀土微量元素Re在整個高強(qiáng)度防繡鋁合金中所占的質(zhì)量百分比例為Re:0.10。
7.如權(quán)利要求5所述的高強(qiáng)度防銹鋁合金的制備方法，其特征在于:所述制備方法進(jìn)一步包括按比例配備合金元素或中間合金，在燃?xì)鉅t內(nèi)熔煉、精煉、靜置，鑄造成型。
8.如權(quán)利要求7所述的高強(qiáng)度防銹鋁合金的制備方法，其特征在于:所述制備方法進(jìn)一步包括采用高溫高壓大擠壓比擠壓型材，在擠壓出口采取在線穿水冷卻。
【文檔編號】C22F1/04GK103627931SQ201210306172
【公開日】2014年3月12日 申請日期:2012年8月27日 優(yōu)先權(quán)日:2012年8月27日
【發(fā)明者】廖健 申請人:成都陽光鋁制品有限公司