一種新型耐熱高導(dǎo)鋁合金導(dǎo)線及其制備方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種新型耐熱高導(dǎo)鋁合金導(dǎo)線及其制備方法，其組分及重量百分?jǐn)?shù)為：Zr：0.05-0.5%，B：0.01-0.05%，Ti：0.01-0.08%，其余為Al。本發(fā)明在含Zr鋁合金中加入B、Ti，B優(yōu)先和雜質(zhì)結(jié)合，最后與Al反應(yīng)，凈化了熔體，提高了其導(dǎo)電性；Ti很容易取代ZrB2中的部分Zr，形成（Ti，Zr）B2復(fù)合粒子，這種復(fù)合粒子熔點高，硬度高，有更好的熱穩(wěn)定性，進(jìn)一步提高合金的耐熱性能。
【專利說明】ー種新型耐熱高導(dǎo)鋁合金導(dǎo)線及其制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及ー種鋁合金，特別是涉及ー種新型耐熱高導(dǎo)鋁合金導(dǎo)線及其制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002]架空輸電線的導(dǎo)體材料除了要求有良好的導(dǎo)電性外，還要有一定的強(qiáng)度和耐熱性能。鋁合金導(dǎo)線具有導(dǎo)電性良好、質(zhì)量輕、價格便宜等優(yōu)點，能滿足大容量、遠(yuǎn)距離輸電的要求，在電カ行業(yè)應(yīng)用非常廣泛。應(yīng)用研究表明，采用耐熱鋁合金導(dǎo)線的新建線路，既可以大幅增加線路的輸送容量，同時較普通導(dǎo)線線路可以節(jié)省5% 的投資。傳統(tǒng)的耐熱鋁合金導(dǎo)線是通過加入鋯元素提高合金耐熱性，但是鋯元素的加入會降低鋁合金導(dǎo)電性。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明的目的在于提供ー種新型耐熱高導(dǎo)鋁合金導(dǎo)線及其制備方法，在鋁鋯合金中加入B、Ti，提高了鋁合金了導(dǎo)電性和耐熱性。
[0004]ー種新型耐熱高導(dǎo)鋁合金導(dǎo)線，其組分及重量百分?jǐn)?shù)為:Zr:0.05-0.5%, B:
0.01-0.05%, Ti:0.01-0.08%，其余為 Al。
[0005]ー種新型耐熱高導(dǎo)鋁合金導(dǎo)線的制備方法，包括如下步驟:
第一歩，準(zhǔn)備；
1)預(yù)處理步驟；
2)預(yù)熱；中間合金預(yù)熱:將Al-B、A1-Zr和Al-Ti中間合金在烘干箱中15(T250°C溫度下預(yù)熱2(T60min ;采用金屬型模具，模具及エ業(yè)純鋁在電阻爐中250°C預(yù)熱；
第二歩，熔煉；
1)坩堝電阻爐中，720°C熔化工業(yè)純鋁，待純鋁全部熔化后，扒去熔體表面氧化渣；
2)升溫至750°C，同時加入預(yù)熱好的Al-B、A1-Zr和Al-Ti中間合金并保溫l(T50min，期間姆IOmin攪拌一次；
3)降溫至720°C，取出坩堝，通入干燥氬氣對熔體精煉3~5min；
4)將坩堝放入電阻爐，靜置lOmin，除去熔體表面的氧化物，澆鑄到預(yù)熱好的金屬模具
中；
第三步，擠壓與拉拔；
1)在擠壓機(jī)上對Al-Zr-B-Ti合金進(jìn)行擠壓；
2)將擠壓后的合金棒，在拉絲機(jī)上，拉制成直徑5mm的鋁合金線；然后進(jìn)行中間退火，溫度30(T50(TC，時間3(Tl00min，以消除加工硬化，恢復(fù)合金塑性；再拉制成直徑3mm的鋁
合金導(dǎo)線。
[0006]作為優(yōu)選，所述第三步中，擠壓溫度為42(T480°C，金屬流出?？姿俣葹閘lm/min0
[0007]作為優(yōu)選,所述第三步中，擠壓筒內(nèi)徑為58mm,還料直徑為56mm ;擠壓后的直徑為IOmm0
[0008]作為優(yōu)選，所述預(yù)處理步驟為:將模具內(nèi)壁、扒渣及精煉工具除銹并涂上氧化鋁涂料。
[0009]本發(fā)明的有益效果為:
1、 在含Zr鋁合金中加入B，提高了其導(dǎo)電性:研究表明，B優(yōu)先和雜質(zhì)結(jié)合，最后與Al 反應(yīng)，凈化了熔體。同時，加入的B與合金中的部分Zr發(fā)生反應(yīng)，生成ZrB2以細(xì)小板片狀第二相粒子的形態(tài)存在于晶粒內(nèi)部和晶界處的加入使合金中的部分Zr由固溶態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)槲龀鰬B(tài)，減少了 Al基體的晶格畸變，增加了基體的有序性，從而使電子散射幾率減少，這會對合金導(dǎo)電性的改善產(chǎn)生有益影響。
[0010]2、加入打，形成(!1，21082復(fù)合粒子。一般導(dǎo)電鋁合金中，11是作為雜質(zhì)處理的， 但Ti和Zr同是IVB族元素，核外電子結(jié)構(gòu)相近，原子半徑相近，電負(fù)性相近，而且形成的第二相結(jié)構(gòu)也相近。Ti很容易取代ZrB2中的部分Zr,形成(Ti, Zr) B2復(fù)合粒子。這種復(fù)合粒子熔點高，硬度高，有更好的熱穩(wěn)定性，進(jìn)一步提高合金的耐熱性能。另外，(Ti，ZiOB2晶格常數(shù)較ZrB2小，鋁基體畸變能小，有序性增加，鋁合金的電導(dǎo)率提高。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0011]圖1為Al-Zr和Al-Zr-B-Ti的顯微組織；a為Al-Zr的顯微組織；b為Al-Zr-B-Ti 的顯微組織。
【具體實施方式】
[0012]下面結(jié)合實施例對本發(fā)明作進(jìn)一步描述:
實施例1:以A1-0.05Zr-0.01B-0.01Ti合金為例
第一步，準(zhǔn)備:
I)采用金屬型模具，直徑為56mm。用Al (OH)3、水、偏硅酸鈉配制成氧化鋁涂料，配比為:3:1:200。模具內(nèi)壁、扒渣及精煉工具除銹并涂上氧化鋁涂料；爐料應(yīng)除去油、水和表面的氧化物等。
[0013]2)中間合金預(yù)熱:將Al-3B、Al-4Zr和Al-5Ti中間合金在烘干箱中15(T250°C溫度下預(yù)熱2(T60min ;采用金屬型模具，模具及工業(yè)純鋁在電阻爐中250°C預(yù)熱；
選擇Al-4Zr中間合金，其成分為:A196%，Zr4%，用量為爐料重量的1.25% ；
選擇A1-3B中間合金，其成分為4197%，83%，用量為爐料重量的0.33% ；
選擇Al-5Ti中間合金，其成分為:A195%，Ti5%，用量為爐料重量的0.20%。
[0014]3)準(zhǔn)備坩堝:先用熔劑熔8小時以上，如果不漏，用來熔化鋁合金。
[0015]第二步，熔煉；
(1)坩堝電阻爐中，720°C熔化工業(yè)純鋁，待純鋁全部熔化后，扒去熔體表面氧化渣；
(2)升溫至750°C，同時將預(yù)熱好的A1-3B、Al_4Zr和Al_5Ti中間合金分別按0.33%、 1.25%和0.20%的比例加入鋁液，保溫靜置30min，期間每IOmin攪拌一次；
(3)降溫至720°C，取出坩堝，通入干燥氬氣對熔體精煉3min；
(4)將坩堝放入電阻爐，靜置lOmin，除去熔體表面的氧化物，澆注到預(yù)熱好的金屬模具中。澆注時，澆口盡量靠近模具口，澆注時應(yīng)平穩(wěn)，避免渦流和飛濺。[0016]第三步，擠壓與拉拔；
(1)在擠壓機(jī)上對Al-Zr-B-Ti合金進(jìn)行擠壓；擠壓筒內(nèi)徑為58mm，坯料直徑為56mm；擠壓后的直徑為10mm。擠壓溫度為420°C ;金屬流出?？姿俣葹閘m/min ；
(2)將擠壓后的合金棒在拉絲機(jī)上，拉制成直徑5mm的鋁合金線。然后進(jìn)行中間退火，溫度350°C，時間60min，以消除加工硬化，恢復(fù)合金塑性。再拉制成直徑3mm的鋁合金導(dǎo)線。
[0017]經(jīng)檢測，其電導(dǎo)率為61.5%，抗拉強(qiáng)度為168MPa，強(qiáng)度殘存率95.8%。
[0018]由圖1可知，加入B和Ti后，晶粒為細(xì)小等軸晶，直徑在6(Tl00_。在晶界和晶粒內(nèi)部均有不規(guī)則塊狀相ZrB2和(Ti，Zr) B2。
[0019]實施例2:以 Al-0.5Zr-0.05B-0.08Ti 合金為例
中間合金預(yù)熱溫度為250°C，時間60min。A1-3B中間合金加入鋁液的比例為1.65%，Al-4Zr和Al-5Ti的加入比例分別為12.5%和1.60%。精煉時間為5min。擠壓溫度為480°C。金屬流出模孔速度為3m/min。其余準(zhǔn)備、熔煉和擠壓與拉拔加工エ藝同實施例1。
[0020]經(jīng)檢測，其電導(dǎo)率為60.5%，抗拉強(qiáng)度為178MPa，強(qiáng)度殘存率96.8%。
[0021 ]實施例 3:以 Al-0.08Zr-0.03B-0.02Ti 合金為例
中間合金預(yù)熱溫度為180°C，時間40min。A1-3B中間合金加入鋁液的比例為I %，Al-4Zr和A1-5T1的加入比例分別為12.5%和1.60%。精煉時間為4min。中擠壓溫度為460°C。金屬流出?？姿俣葹? m/min。其余準(zhǔn)備、熔煉和擠壓與拉拔加工エ藝同實施例1。
[0022]經(jīng)檢測，其電導(dǎo)率為61.1%，抗拉強(qiáng)度為171MPa，強(qiáng)度殘存率93.8%。
[0023]最后說明的是，以上實施例僅用以說明本發(fā)明的技術(shù)方案而非限制，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員對本發(fā)明的技術(shù)方案所做的其他修改或者等同替換，只要不脫離本發(fā)明技術(shù)方案的精神和范圍，均應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的權(quán)利要求范圍當(dāng)中。
【權(quán)利要求】
1.ー種新型耐熱高導(dǎo)鋁合金導(dǎo)線，其組分及重量百分?jǐn)?shù)為:Zr:0.05-0.5%, B:0.01-0.05%, Ti:0.01-0.08%，其余為 Al。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的ー種新型耐熱高導(dǎo)鋁合金導(dǎo)線的制備方法，包括如下步驟: 第一歩，準(zhǔn)備；1)預(yù)處理步驟； 2)預(yù)熱；中間合金預(yù)熱:將Al-B、A1-Zr和Al-Ti中間合金在烘干箱中15(T250°C溫度下預(yù)熱2(T60min ;采用金屬型模具，模具及エ業(yè)純鋁在電阻爐中250°C預(yù)熱；第二歩，熔煉；1)坩堝電阻爐中，720°C熔化工業(yè)純鋁，待純鋁全部熔化后，扒去熔體表面氧化渣； 2)升溫至750°C，同時加入預(yù)熱好的Al-B、A1-Zr和Al-Ti中間合金并保溫l(T50min，期間姆IOmin攪拌一次； 3)降溫至720°C，取出坩堝，通入干燥氬氣對熔體精煉3~5min； 4)將坩堝放入電阻爐，靜置lOmin，除去熔體表面的氧化物，澆鑄到預(yù)熱好的金屬模具中； 第三步，擠壓與拉拔； 1)在擠壓機(jī)上對Al-Zr- B-Ti合金進(jìn)行擠壓；2)將擠壓后的合金棒，在拉絲機(jī)上，拉制成直徑5mm的鋁合金線；然后進(jìn)行中間退火，溫度30(T500°C，時間3(Tl00min，以消除加工硬化，恢復(fù)合金塑性；再拉制成直徑3mm的鋁合金導(dǎo)線。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的ー種新型耐熱高導(dǎo)鋁合金導(dǎo)線的制備方法，其特征在于:所述第三步中，擠壓溫度為42(T480°C，金屬流出模孔速度為f3m/min。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的ー種新型耐熱高導(dǎo)鋁合金導(dǎo)線的制備方法，其特征在于:所述第三步中，擠壓筒內(nèi)徑為58mm,還料直徑為56mm ;擠壓后的直徑為10mm。
5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的ー種新型耐熱高導(dǎo)鋁合金導(dǎo)線的制備方法，其特征在于:所述預(yù)處理步驟為:將模具內(nèi)壁、扒渣及精煉工具除銹并涂上氧化鋁涂料。
【文檔編號】C22C1/02GK103526080SQ201310481673
【公開日】2014年1月22日 申請日期:2013年10月16日 優(yōu)先權(quán)日:2013年10月16日
【發(fā)明者】劉俊英, 趙小雁, 趙紅亮, 孔亞萍, 李艷艷, 劉西永, 鹿塵, 朱燕, 郭國立, 李靜 申請人:河南久通電纜有限公司