本發(fā)明屬于合金制造技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種鋁合金桿及其制備方法、鋁合金導體電纜線芯。
背景技術(shù)：
我國是世界上用銅量最大的國家，同時又是一個極度缺銅的國家，每年大約有80％的銅產(chǎn)品都是靠進口來滿足國內(nèi)需求。目前在我國，電線電纜制造行業(yè)從某種意義上來說是銅加工行業(yè)，可以說我國五大類電線電纜的生產(chǎn)都離不開銅原料。據(jù)統(tǒng)計，2013年電線電纜產(chǎn)值超過1.3萬億元，電纜用銅量已經(jīng)達到400多萬噸，占國內(nèi)銅消耗量的近60％。銅資源的快速枯竭致使銅的價格上升，增加了電線電纜制造業(yè)的成本，對我國電線電纜工業(yè)的發(fā)展極為不利。但是我國鋁土礦產(chǎn)資源相對豐富，而且鋁金屬具有質(zhì)量輕、易加工、導電性好的特性。在導電性能方面，相同質(zhì)量鋁導線的導電能力較銅導線的強，用鋁代替銅做導體是可行的。另一方面，銅價的飆升和居高不下，也使“以鋁代銅”成為行業(yè)熱點。因此，早在60、70年代，我們國家就提倡“以鋁代銅”的政策。但是，在長期使用過程中由于鋁芯電纜易產(chǎn)生蠕變，使電纜的中間和終端接頭接觸電阻增大，導致電纜接頭處易發(fā)熱、易引發(fā)火災等問題，造成“以鋁代銅”政策的發(fā)展出現(xiàn)停滯現(xiàn)象。
為解決鋁導體抗蠕變性能差的問題，電纜行業(yè)科技人員研究開發(fā)了各種鋁合金導體電纜，以提高普鋁的抗蠕變性能，提高鋁材的安全性，延長其使用壽命，加速鋁代銅的進程。鋁合金導體在北美地區(qū)已運用近50年，得到美國、澳大利亞和加拿大等發(fā)達國家廣大用戶的一致認可，北美地區(qū)90％的民用及商業(yè)建筑都使用鋁合金導體電纜。自2006年鋁合金芯電纜在我國推廣應用以來， 得到了廣大電力工程應用商的一致肯定與好評。目前鋁合金導體電纜主要應用于機場、軍事基地、鋼鐵石化、商業(yè)娛樂、高速公路、辦公大樓、住宅、酒店、超市、院校、體育場、醫(yī)院、工廠廠房等建設(shè)工程。隨著鋁合金導體電纜的優(yōu)勢逐步為更多應用商所接受，鋁合金導體電纜將為我國節(jié)能減排，環(huán)境改善方面做出巨大貢獻。但是，目前市場上用鋁合金導體電纜的鋁合金桿，成本較高，性能時有波動，其綜合性能較低。
技術(shù)實現(xiàn)要素：
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是針對現(xiàn)有技術(shù)中存在的上述不足，提供一種鋁合金桿及其制備方法、鋁合金導體電纜線芯，本發(fā)明的鋁合金桿相比于普鋁導體，采用了特殊的配方組成，并采用了特殊的加工工藝，使其抗蠕變性能較普鋁提高300％，使用本發(fā)明提供的鋁合金桿制得的鋁合金導體消除了鋁芯電纜導體的蠕變傾向，保證了電纜在運行過程中能穩(wěn)定連接。
解決本發(fā)明技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是提供一種鋁合金桿，該鋁合金桿的合金的組成包括：鐵的質(zhì)量百分比為0.45％～0.60％，銅的質(zhì)量百分比為0.15％～0.25％，鎂的質(zhì)量百分比為0.01％～0.03％，稀土的質(zhì)量百分比為0.02％～0.03％，硼的質(zhì)量百分比為0.01％～0.02％，余量為鋁。
本發(fā)明還提供一種鋁合金桿的制備方法，包括以下步驟：
(1)制備鋁液
將9156～9454質(zhì)量份的99.7wt％的重熔鋁錠熔化，得到熔化的鋁液；99.7wt％重熔鋁錠指的是重熔鋁錠中鋁的質(zhì)量百分含量不低于99.7％。
(2)熔煉鋁合金液
將所述熔化的鋁液放入保溫爐內(nèi)，向保溫爐中加入342～495質(zhì)量份的AlFe10鋁鐵中間合金，150～250質(zhì)量份的AlCu10鋁銅中間合金，20～30質(zhì)量份的AlRe10鋁稀土中間合金，33～67質(zhì)量份的AlB3鋁硼中間合金，加熱至740～760℃，再加入0.7～2.7 質(zhì)量份的99.95wt％的鎂錠；在740～760℃下保溫靜置20～40分鐘，得到鋁合金液；其中，AlFe10鋁鐵中間合金指的是鋁鐵中間合金中的鐵的質(zhì)量百分含量為9％～11％，AlRe10鋁稀土中間合金指的是鋁稀土中間合金中稀土的質(zhì)量百分含量為9％～11％，AlB3鋁硼中間合金指的是鋁硼中間合金中硼的質(zhì)量百分含量為2.5％～3.5％，AlCu10鋁銅中間合金指的是鋁銅中間合金中銅的質(zhì)量百分含量為9％～11％，99.95wt％的鎂錠指的是鎂錠中鎂的質(zhì)量百分含量不低于99.95％。
優(yōu)選的是，所述步驟(2)中當所述保溫爐內(nèi)的鋁液達到全部應放鋁液質(zhì)量的50％時，將342～495質(zhì)量份的AlFe10鋁鐵中間合金，150～250質(zhì)量份的AlCu10鋁銅中間合金，20～30質(zhì)量份的AlRe10鋁稀土中間合金，33～67質(zhì)量份的AlB3鋁硼中間合金分批投入保溫爐內(nèi)；當熔化的鋁液全部放入保溫爐后，將爐溫升至740～760℃，再停止加熱，用框式送鎂器將0.7～2.7質(zhì)量份的99.95wt％的鎂錠送入保溫爐內(nèi)，攪拌。
因為鎂錠和其它金屬中間合金不同，鎂錠的熔點較低，只有649℃，過早加入鎂錠容易產(chǎn)生燒損，導致最終合金元素配比達不到要求。而當保溫爐熔化的鋁液放滿后再加入鎂錠，因鎂錠的熔點低，很容易迅速熔化，還可以降低鎂錠的燒損。當升溫至740～760℃時，可加速鎂錠快速熔化，框式送鎂器進入鋁液內(nèi)，可在1分鐘內(nèi)熔化鎂錠。
(3)澆鑄得到鋁合金鑄條；
(4)軋制得到鋁合金桿。
優(yōu)選的是，所述步驟(2)中所述再加入0.7～2.7質(zhì)量份的99.95wt％的鎂錠之后還包括：步驟(a)凈化處理
向所述保溫爐內(nèi)加入爐料總質(zhì)量0.3％～0.4％的精煉劑，進行精煉，然后扒渣。
優(yōu)選的是，所述重熔鋁錠的質(zhì)量百分比組成：0.07％≤Fe≤0.18％，0.04％≤Si≤0.09％，0.0001％≤Cu≤0.01，0≤Ti+V+Mn+Cr≤0.02％，其余雜質(zhì)含量≤0.03％，其余為鋁；
所述AlFe10鋁鐵中間合金的質(zhì)量百分比組成：9％≤Fe≤11％，0.08％≤Si≤0.2％，0.001％≤Cu≤0.1％，0≤Ti+V+Mn+Cr≤0.1％，其余雜質(zhì)含量≤0.03％，其余為鋁；
所述AlB3鋁硼中間合金的質(zhì)量百分比組成：2.5％≤B≤3.5％，0.14％≤Fe≤0.4％，0.08％≤Si≤0.2％，0.001％≤Cu≤0.1％，其余雜質(zhì)含量≤0.03％，其余為鋁；
所述AlCu10鋁銅中間合金的質(zhì)量百分比組成：9％≤Cu≤11％，0.07％≤Fe≤0.25％，0.08％≤Si≤0.2％，其余雜質(zhì)含量≤0.03％，其余為鋁；
所述99.95％鎂錠的質(zhì)量百分比組成：0≤Fe≤0.004％，0≤Si≤0.005％，0≤Cu≤0.003％，0≤Ti+V+Mn+Cr≤0.02％，其余雜質(zhì)含量≤0.03％，其余為鎂；
所述AlRe10鋁稀土中間合金的質(zhì)量百分比組成：9％≤Re≤11％，0.09％≤Fe≤0.25％，0.08％≤Si≤0.2％，0.0001％≤Cu≤0.01％，其余雜質(zhì)含量≤0.03％，其余為鋁。
優(yōu)選的是，AlRe10鋁稀土中間合金中Re10為各種稀土元素總和，主要為鑭系元素，AlRe10鋁稀土中間合金的質(zhì)量百分比組成：4.9％≤Ce≤5.2％、3.5≤La≤4.1％、0.3≤Pr≤0.7％、其它混合稀土元素為0.3～0.7％。
本發(fā)明中的鋁合金桿中的鐵元素對于鋁的導電性的影響非常小，但是鐵為鋁合金桿的強化元素。
本發(fā)明中的鋁合金桿中的銅是重要的合金元素，銅在鋁中的最大溶解度是5.65％，當溫度下降到300℃時，銅在鋁中的溶解度為0.45％，銅起到一定的固溶強化效果，尤其是時效中會形成CuAl2化合物，CuAl2會形成網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)沿晶界分布對金屬內(nèi)部的位錯和滑移有阻礙作用，起到時效強化效果。鋁合金桿中加入銅的主要目的就是提高強度，即通過熱處理可以提高合金的低溫強度，而高溫強度的提高，則主要是Cu和Fe、Mn等形成了化合物。
優(yōu)選的是，所述步驟(3)中的所述澆鑄得到鋁合金鑄條前還包括步驟(b)將所述鋁合金液采用陶瓷濾板過濾。
優(yōu)選的是，所述步驟(3)具體為將所述鋁合金液流入連鑄機進行澆鑄，澆鑄溫度為690～710℃，從連鑄機出來的鑄條溫度為480～500℃。
優(yōu)選的是，所述步驟(4)具體為將所述鋁合金鑄條進入連軋機，軋制得到250～300℃的鋁合金桿。
本發(fā)明還提供一種鋁合金導體電纜線芯，其由上述的鋁合金桿進行拉絲、絞合、時效制得。
使用本發(fā)明提供的鋁合金桿制得的鋁合金導體電纜線芯的抗蠕變性能是普鋁電纜線芯的3～4倍，可消除普鋁電纜在使用過程中因蠕變性能差而引發(fā)的安全隱患和事故，為鋁合金桿的大量應用和“以鋁代銅”方案奠定了良好的基礎(chǔ)，解決了“以鋁代銅”的關(guān)鍵技術(shù)問題。
使用本發(fā)明提供的鋁合金桿以及由該鋁合金桿制得的鋁合金導體電纜的優(yōu)點如下：
1.導電性能
本發(fā)明的鋁合金桿的導電率是最常用基準材料銅IACS的61.0％，鋁合金桿的載流量是銅的79％，10～50mm2橫截面規(guī)格的銅采用標稱橫截面積大一檔的鋁合金導體，70～400mm2橫截面規(guī)格的銅采用標稱橫截面積大二檔的鋁合金導體。
2.物理機械性能
本發(fā)明的鋁合金桿比銅柔韌性高30％，反彈性比銅低40％，鋁合金導體電纜線芯的彎曲半徑可達7倍產(chǎn)品外徑(銅纜一般為10～15倍)，更容易進行端子連接。
3.抗蠕變性能
本發(fā)明的鋁合金桿相比于普鋁導體，采用了特殊的配方組成，并采用了特殊的加工工藝，使其抗蠕變性能較普鋁提高300％，使用本發(fā)明提供的鋁合金桿制得的鋁合金導體消除了鋁芯電纜導體的蠕變傾向，保證了電纜在運行過程中能穩(wěn)定連接。
4.熱膨脹系數(shù)
熱膨脹系數(shù)用來計算在溫度變化時材料的尺寸變化。本發(fā)明 的鋁合金桿的熱膨脹系數(shù)與銅相當，多年來鋁連接器一直可靠地用于銅和鋁導體，且當今使用的大部分電氣連接器都是用鋁制造的，本發(fā)明的鋁合金桿制做的鋁合金導體與鋁連接器的膨脹和收縮完全一致，鋁連接器更適于鋁合金導體的連接。
5.自重承載性能
本發(fā)明的鋁合金桿改善了純鋁的抗拉強度，使用本發(fā)明提供的鋁合金桿制得的鋁合金導體電纜可支撐4000米長度的自重，而銅電纜只能支撐2750米。鋁合金導體電纜的這種優(yōu)勢在大跨度的建筑(如體育場館)配線時體現(xiàn)得尤為突出。
6.防腐蝕性能
鋁固有的防腐性能緣自當鋁表面與空氣接觸時形成薄而堅固的氧化層，這種氧化層特別耐受各種形式的腐蝕。即使在含硫的環(huán)境中，例如鐵路隧道和其它類似地方，鋁合金桿的抗腐蝕性能都大大優(yōu)于銅。
7.環(huán)保性能
采用裸聯(lián)鎖鎧裝結(jié)構(gòu)的鋁合金導體電纜，可滿足耐寒、無鹵低煙阻燃特性，達到阻燃A類要求，符合節(jié)能、清潔、環(huán)保型社會的發(fā)展要求。
8.經(jīng)濟性能
在傳輸相同載流量時，本發(fā)明的鋁合金導體電纜成本較銅纜低約30％，且重量減輕約50％，可免橋架安裝，減少約30％的安裝費用。
本發(fā)明將鋁合金桿的機械性能控制在一個較小的范圍，并且導電率也比國標有所提高，能更好地滿足鋁合金導體電纜的使用需求。
具體實施方式
為使本領(lǐng)域技術(shù)人員更好地理解本發(fā)明的技術(shù)方案，下面結(jié)合具體實施方式對本發(fā)明作進一步詳細描述。
實施例1
本實施例提供一種鋁合金桿的制備方法，包括以下步驟：
1)鋁錠熔煉：選用9430質(zhì)量份的99.7wt％的重熔鋁錠，然后將9430質(zhì)量份的99.7wt％的重熔鋁錠分批投入熔爐中進行熔化。
2)爐前配方(一)：熔爐內(nèi)熔化的鋁液經(jīng)流槽流入保溫爐內(nèi)，分別將352質(zhì)量份的AlFe10鋁鐵中間合金、160質(zhì)量份的AlCu10鋁銅中間合金、21質(zhì)量份的AlRe10鋁稀土中間合金、37質(zhì)量份的AlB3鋁硼中間合金依次加入保溫爐內(nèi)。
3)爐前配方(二)：將保溫爐加溫升至740～760℃后，停止加溫，用筐式送鎂器將0.8質(zhì)量份的99.95wt％的鎂錠一次投入保溫爐內(nèi)，然后人工攪拌2min后，進行凈化處理。
優(yōu)選的是，所述重熔鋁錠的質(zhì)量百分比組成：0.07％≤Fe≤0.18％，0.04％≤Si≤0.09％，0.0001％≤Cu≤0.01，0≤Ti+V+Mn+Cr≤0.02％，其余雜質(zhì)含量≤0.03％，其余為鋁；
所述AlFe10鋁鐵中間合金的質(zhì)量百分比組成：9％≤Fe≤11％，0.08％≤Si≤0.2％，0.001％≤Cu≤0.1％，0≤Ti+V+Mn+Cr≤0.1％，其余雜質(zhì)含量≤0.03％，其余為鋁；
所述AlB3鋁硼中間合金的質(zhì)量百分比組成：2.5％≤B≤3.5％，0.14％≤Fe≤0.4％，0.08％≤Si≤0.2％，0.001％≤Cu≤0.1％，其余雜質(zhì)含量≤0.03％，其余為鋁；
所述AlCu10鋁銅中間合金的質(zhì)量百分比組成：9％≤Cu≤11％，0.07％≤Fe≤0.25％，0.08％≤Si≤0.2％，其余雜質(zhì)含量≤0.03％，其余為鋁；
所述99.95％鎂錠的質(zhì)量百分比組成：0≤Fe≤0.004％，0≤Si≤0.005％，0≤Cu≤0.003％，0≤Ti+V+Mn+Cr≤0.02％，其余雜質(zhì)含量≤0.03％，其余為鎂；
所述AlRe10鋁稀土中間合金的質(zhì)量百分比組成：9％≤Re≤11％，0.09％≤Fe≤0.25％，0.08％≤Si≤0.2％，0.0001％≤Cu≤0.01％，其余雜質(zhì)含量≤0.03％，其余為鋁。
本實施例中的鋁合金桿中的鐵元素對于鋁的導電性的影響非常小，但是鐵為鋁合金桿的強化元素。
本實施例中的鋁合金桿中的銅是重要的合金元素，銅在鋁中的最大溶解度是5.65％，當溫度下降到300℃時，銅在鋁中的溶解度為0.45％，銅起到一定的固溶強化效果，尤其是時效中會形成CuAl2化合物，CuAl2會形成網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)沿晶界分布對金屬內(nèi)部的位錯和滑移有阻礙作用，起到時效強化效果。鋁合金桿中加入銅的主要目的就是提高強度，即通過熱處理可以提高合金的低溫強度，而高溫強度的提高，則主要是Cu和Fe、Mn等形成了化合物。
4)凈化處理：用高純氮氣(99.99％)將31質(zhì)量份占爐料總質(zhì)量的0.31％的精煉劑吹入保溫爐鋁合金液內(nèi)進行精煉，精煉持續(xù)時間需達到5min以上。精煉后進行電磁攪拌，攪拌要求：正轉(zhuǎn)10min，反轉(zhuǎn)10min，人工攪拌2min，再正轉(zhuǎn)10min，再反轉(zhuǎn)10min，共計攪拌時間22min。然后扒渣，扒渣后的鋁合金液表面不得有懸浮的鋁渣，并在保溫爐內(nèi)四周及中間各取一個樣，共計5個，進行光譜分析，如有個別成分未達到要求，可在此處補加。
5)如需補加合金成分，則需重復步驟4)的攪拌方式。
6)保溫靜置：將保溫爐內(nèi)鋁合金溶液溫度控制在740～760℃，靜置20～40分鐘，靜置期間不得攪動鋁合金溶液。
7)鋁合金液進入過濾裝置，使鋁合金液經(jīng)過陶瓷過濾板，濾除30μm以上的渣核，陶瓷過濾板每兩爐(約30～35噸鋁液)更換一次。
8)鋁合金液經(jīng)過上、下澆煲后進入連鑄階段，鋁合金液流入結(jié)晶輪啟動連鑄機進行水平(12點)澆鑄，鋁合金液澆鑄溫度控制在690～710℃，從連鑄機出來的鑄條溫度控制在480～500℃。
9)鋁合金桿軋制：鑄條直接進入連軋機，軋機電流控制在45-55A，即可軋制成φ9.5mm鋁合金桿，經(jīng)連軋機軋制完成后的鋁合金桿溫度在250～300℃范圍內(nèi)，然后經(jīng)過繞桿裝置進行收桿，即完成了一種電纜用鋁合金桿熔、鑄、軋生產(chǎn)和工藝控制全過程。
本實施例中鋁合金桿的合金組成包括：鐵的質(zhì)量百分比為 0.460％，銅的質(zhì)量百分比為0.160％，鎂的質(zhì)量百分比為0.011％，稀土的質(zhì)量百分比為0.021％，硼的質(zhì)量百分比為0.011％，余量為鋁及不可避免的雜質(zhì)。
本實施例中的鋁合金桿與GB/T-3954-2014電工圓鋁桿中8030鋁合金桿機械性能和電性能對比，如下表1。從表1可以明顯看出，本實施例中的鋁合金桿無論是機械性能還是電性能指標均優(yōu)于GB/T-3954-2014電工圓鋁桿中的8030鋁合金桿，這無疑為鋁合金桿的再加工提供了便利之門。
表1
鋁合金電纜的關(guān)鍵技術(shù)即為鋁合金爐前配方和熔鑄軋工藝參數(shù)控制，目前進入市場的鋁合金電纜，主要為鋁鐵銅合金，這類合金有一個共同特點：生產(chǎn)的鋁合金線雖然性能可達到GB/T30552-2014電纜導體用鋁合金線中DLH2型鋁合金線的規(guī)定，但其綜合性能指標低于本實施例所述鋁合金桿。對于成品電纜來說，有一個綜合性能指標較好的導電線芯，無疑在電纜的安裝敷設(shè)、安全性、電能損耗和使用壽命方面都會更加得到用戶的青睞。從表1可以看出，本發(fā)明的鋁合金桿將抗拉強度控制在一個較小的范圍，電阻率比國標要求降低了1.72％(即導電率提高了1.72％)，但其生產(chǎn)制造成本基本保持不變，本發(fā)明的鋁合金桿的綜合性能指標較好。
本實施例中的鋁合金桿的電阻率不大于29.22nΩ·m(國家標準為29.73nΩ·m)、抗拉強度為120MPa～150MPa(國家標準為105～155MPa)、延伸率為15％～30％(國家標準為10％)。
本實施例的鋁合金桿相比于普鋁導體，采用了特殊的配方組成，并采用了特殊的加工工藝，使其抗蠕變性能較普鋁提高300％，使用本實施例提供的鋁合金桿制得的鋁合金導體消除了鋁芯電纜 導體的蠕變傾向，保證了電纜在運行過程中能穩(wěn)定連接。本實施例將鋁合金桿的機械性能控制在一個較小的范圍，并且導電率也比國標有所提高，能更好地滿足鋁合金導體電纜的使用需求。
實施例2
本實施例提供一種鋁合金桿的制備方法，包括以下步驟：
1)鋁錠熔煉：選用9374質(zhì)量份的99.7wt％的重熔鋁錠，然后將9374質(zhì)量份的99.7wt％的重熔鋁錠分批投入熔爐中進行熔化。
2)爐前配方(一)：熔爐內(nèi)熔化的鋁液經(jīng)流槽流入保溫爐內(nèi)，當保溫爐內(nèi)鋁液達到約5000質(zhì)量份時，分別將393質(zhì)量份的AlFe10鋁鐵中間合金、170質(zhì)量份的AlCu10鋁銅中間合金、22質(zhì)量份的AlRe10鋁稀土中間合金、40質(zhì)量份的AlB3鋁硼中間合金依次加入保溫爐內(nèi)，在配料陸續(xù)加入保溫爐期間，熔爐內(nèi)鋁液持續(xù)經(jīng)流槽流入保溫爐。
3)爐前配方(二)：待9374質(zhì)量份的鋁液全部流入保溫爐后，將保溫爐加溫升至740℃后，停止加溫，用筐式送鎂器將1.4質(zhì)量份的99.95wt％的鎂錠一次投入保溫爐內(nèi)，然后人工攪拌2min后，進行凈化處理。
優(yōu)選的是，所述重熔鋁錠的質(zhì)量百分比組成：0.07％≤Fe≤0.18％，0.04％≤Si≤0.09％，0.0001％≤Cu≤0.01，0≤Ti+V+Mn+Cr≤0.02％，其余雜質(zhì)含量≤0.03％，其余為鋁；
所述AlFe10鋁鐵中間合金的質(zhì)量百分比組成：9％≤Fe≤11％，0.08％≤Si≤0.2％，0.001％≤Cu≤0.1％，0≤Ti+V+Mn+Cr≤0.1％，其余雜質(zhì)含量≤0.03％，其余為鋁；
所述AlB3鋁硼中間合金的質(zhì)量百分比組成：2.5％≤B≤3.5％，0.14％≤Fe≤0.4％，0.08％≤Si≤0.2％，0.001％≤Cu≤0.1％，其余雜質(zhì)含量≤0.03％，其余為鋁；
所述AlCu10鋁銅中間合金的質(zhì)量百分比組成：9％≤Cu≤11％，0.07％≤Fe≤0.25％，0.08％≤Si≤0.2％，其余雜質(zhì)含量≤ 0.03％，其余為鋁；
所述99.95％鎂錠的質(zhì)量百分比組成：0≤Fe≤0.004％，0≤Si≤0.005％，0≤Cu≤0.003％，0≤Ti+V+Mn+Cr≤0.02％，其余雜質(zhì)含量≤0.03％，其余為鎂；
所述AlRe10鋁稀土中間合金的質(zhì)量百分比組成：9％≤Re≤11％，0.09％≤Fe≤0.25％，0.08％≤Si≤0.2％，0.0001％≤Cu≤0.01％，其余雜質(zhì)含量≤0.03％，其余為鋁。
優(yōu)選的是，AlRe10鋁稀土中間合金中Re10為各種稀土元素總和，主要為鑭系元素，AlRe10鋁稀土中間合金的質(zhì)量百分比組成：4.9％≤Ce≤5.2％、3.5≤La≤4.1％、0.3≤Pr≤0.7％、其它混合稀土元素為0.3～0.7％。
本實施例中的鋁合金桿中的鐵元素對于鋁的導電性的影響非常小，但是鐵為鋁合金桿的強化元素。
本實施例中的鋁合金桿中的銅是重要的合金元素，銅在鋁中的最大溶解度是5.65％，當溫度下降到300℃時，銅在鋁中的溶解度為0.45％，銅起到一定的固溶強化效果，尤其是時效中會形成CuAl2化合物，CuAl2會形成網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)沿晶界分布對金屬內(nèi)部的位錯和滑移有阻礙作用，起到時效強化效果。鋁合金桿中加入銅的主要目的就是提高強度，即通過熱處理可以提高合金的低溫強度，而高溫強度的提高，則主要是Cu和Fe、Mn等形成了化合物。
4)凈化處理：用高純氮氣(99.99％)將33質(zhì)量份的占爐料總質(zhì)量的0.33％的精煉劑吹入保溫爐鋁合金液內(nèi)進行精煉，精煉持續(xù)時間需達到5min以上。精煉后進行電磁攪拌，攪拌要求：正轉(zhuǎn)10min，反轉(zhuǎn)10min，人工攪拌2min，再正轉(zhuǎn)10min，再反轉(zhuǎn)10min，共計攪拌時間22min。然后扒渣，扒渣后的鋁合金液表面不得有懸浮的鋁渣，并在保溫爐內(nèi)四周及中間各取一個樣，共計5個，進行光譜分析，如有個別成分未達到要求，可在此處補加。
5)如需補加合金成分，則需重復步驟4)的攪拌方式。
6)保溫靜置：將保溫爐內(nèi)鋁合金溶液溫度控制在740℃，靜置40分鐘，靜置期間不得攪動鋁合金溶液。
7)鋁合金液進入過濾裝置，使鋁合金液經(jīng)過陶瓷過濾板，濾除30μm以上的渣核，陶瓷過濾板每兩爐(約30～35噸鋁液)更換一次。
8)鋁合金液經(jīng)過上、下澆煲后進入連鑄階段，鋁合金液流入結(jié)晶輪啟動連鑄機進行水平(12點)澆鑄，鋁合金液澆鑄溫度控制在690℃，從連鑄機出來的鑄條溫度控制在485℃。
9)鋁合金桿軋制：鑄條直接進入連軋機，軋機電流控制在45-55A，即可軋制成φ9.5mm鋁合金桿，經(jīng)連軋機軋制完成后的鋁合金桿溫度在250～300℃范圍內(nèi)，然后經(jīng)過繞桿裝置進行收桿，即完成了一種電纜用鋁合金桿熔、鑄、軋生產(chǎn)和工藝控制全過程。
本實施例中鋁合金桿的合金組成包括：鐵的質(zhì)量百分比為0.500％，銅的質(zhì)量百分比為0.170％，鎂的質(zhì)量百分比為0.017％，稀土的質(zhì)量百分比為0.022％，硼的質(zhì)量百分比為0.012％，余量為鋁及不可避免的雜質(zhì)。
本實施例中的鋁合金桿8030H14的電阻率不大于29.22nΩ·m(國家標準為29.73nΩ·m)、抗拉強度為120MPa～150MPa(國家標準為105～155MPa)、延伸率為15％～30％(國家標準為10％)。
本實施例的鋁合金桿相比于普鋁導體，采用了特殊的配方組成，并采用了特殊的加工工藝，使其抗蠕變性能較普鋁提高300％，使用本實施例提供的鋁合金桿制得的鋁合金導體消除了鋁芯電纜導體的蠕變傾向，保證了電纜在運行過程中能穩(wěn)定連接。本實施例將鋁合金桿的機械性能控制在一個較小的范圍，并且導電率也比國標有所提高，能更好地滿足鋁合金導體電纜的使用需求。
實施例3
本實施例提供一種鋁合金桿的制備方法，包括以下步驟：
1)鋁錠熔煉：選用9284質(zhì)量份的99.7wt％的重熔鋁錠，然后將9284質(zhì)量份的99.7％的重熔鋁錠分批投入熔爐中進行熔化。
2)爐前配方(一)：熔爐內(nèi)熔化的鋁液經(jīng)流槽流入保溫爐內(nèi)， 當保溫爐內(nèi)鋁液達到約5000質(zhì)量份時，分別將425質(zhì)量份的AlFe10鋁鐵中間合金、210質(zhì)量份的AlCu10鋁銅中間合金、26質(zhì)量份的AlRe10鋁稀土中間合金、53質(zhì)量份的AlB3鋁硼中間合金依次加入保溫爐內(nèi)，在配料陸續(xù)加入保溫爐期間，熔爐內(nèi)鋁液持續(xù)經(jīng)流槽流入保溫爐。
3)爐前配方(二)：待9284質(zhì)量份的鋁液全部流入保溫爐后，將保溫爐加溫升至750℃后，停止加溫，用筐式送鎂器將1.8質(zhì)量份的99.95wt％的鎂錠一次投入保溫爐內(nèi)，然后人工攪拌2min后，進行凈化處理。
優(yōu)選的是，所述重熔鋁錠的質(zhì)量百分比組成：0.07％≤Fe≤0.18％，0.04％≤Si≤0.09％，0.0001％≤Cu≤0.01，0≤Ti+V+Mn+Cr≤0.02％，其余雜質(zhì)含量≤0.03％，其余為鋁；
所述AlFe10鋁鐵中間合金的質(zhì)量百分比組成：9％≤Fe≤11％，0.08％≤Si≤0.2％，0.001％≤Cu≤0.1％，0≤Ti+V+Mn+Cr≤0.1％，其余雜質(zhì)含量≤0.03％，其余為鋁；
所述AlB3鋁硼中間合金的質(zhì)量百分比組成：2.5％≤B≤3.5％，0.14％≤Fe≤0.4％，0.08％≤Si≤0.2％，0.001％≤Cu≤0.1％，其余雜質(zhì)含量≤0.03％，其余為鋁；
所述AlCu10鋁銅中間合金的質(zhì)量百分比組成：9％≤Cu≤11％，0.07％≤Fe≤0.25％，0.08％≤Si≤0.2％，其余雜質(zhì)含量≤0.03％，其余為鋁；
所述99.95％鎂錠的質(zhì)量百分比組成：0≤Fe≤0.004％，0≤Si≤0.005％，0≤Cu≤0.003％，0≤Ti+V+Mn+Cr≤0.02％，其余雜質(zhì)含量≤0.03％，其余為鎂；
所述AlRe10鋁稀土中間合金的質(zhì)量百分比組成：9％≤Re≤11％，0.09％≤Fe≤0.25％，0.08％≤Si≤0.2％，0.0001％≤Cu≤0.01％，其余雜質(zhì)含量≤0.03％，其余為鋁。
優(yōu)選的是，AlRe10鋁稀土中間合金中Re10為各種稀土元素總和，主要為鑭系元素，AlRe10鋁稀土中間合金的質(zhì)量百分比組成：4.9％≤Ce≤5.2％、3.5≤La≤4.1％、0.3≤Pr≤0.7％、其它混 合稀土元素為0.3～0.7％。
4)凈化處理：用高純氮氣(99.99％)將35質(zhì)量份的占爐料總質(zhì)量的0.35％的精煉劑吹入保溫爐鋁合金液內(nèi)進行精煉，精煉持續(xù)時間需達到5min以上。精煉后進行電磁攪拌，攪拌要求：正轉(zhuǎn)10min，反轉(zhuǎn)10min，人工攪拌2min，再正轉(zhuǎn)10min，再反轉(zhuǎn)10min，共計攪拌時間22min。然后扒渣，扒渣后的鋁合金液表面不得有懸浮的鋁渣，并在保溫爐內(nèi)四周及中間各取一個樣，共計5個，進行光譜分析，如有個別成分未達到要求，可在此處補加。
5)如需補加合金成分，則需重復步驟4)的攪拌方式。
6)保溫靜置：將保溫爐內(nèi)鋁合金溶液溫度控制在750℃，靜置20分鐘，靜置期間不得攪動鋁合金溶液。
7)鋁合金液進入過濾裝置，使鋁合金液經(jīng)過陶瓷過濾板，濾除30μm以上的渣核，陶瓷過濾板每兩爐(約30～35噸鋁液)更換一次。
8)鋁合金液經(jīng)過上、下澆煲后進入連鑄階段，鋁合金液流入結(jié)晶輪啟動連鑄機進行水平(12點)澆鑄，鋁合金液澆鑄溫度控制在700℃，從連鑄機出來的鑄條溫度控制在490℃。
9)鋁合金桿軋制：鑄條直接進入連軋機，軋機電流控制在45-55A，即可軋制成φ9.5mm鋁合金桿，經(jīng)連軋機軋制完成后的鋁合金桿溫度在250～300℃范圍內(nèi)，然后經(jīng)過繞桿裝置進行收桿，即完成了一種電纜用鋁合金桿熔、鑄、軋生產(chǎn)和工藝控制全過程。
本實施例中鋁合金桿的合金組成包括：鐵的質(zhì)量百分比為0.531％，銅的質(zhì)量百分比為0.210％，鎂的質(zhì)量百分比為0.021％，稀土的質(zhì)量百分比為0.026％，硼的質(zhì)量百分比為0.016％，余量為鋁及不可避免的雜質(zhì)。
本實施例中的鋁合金桿8030H14的電阻率不大于29.22nΩ·m(國家標準為29.73nΩ·m)、抗拉強度為120MPa～150MPa(國家標準為105～155MPa)、延伸率為15％～30％(國家標準為10％)。
實施例4
本實施例提供一種鋁合金桿的制備方法，包括以下步驟：
1)鋁錠熔煉：選用9226質(zhì)量份的99.7wt％的重熔鋁錠，然后將9226質(zhì)量份的99.7wt％的重熔鋁錠分批投入熔爐中進行熔化。
2)爐前配方(一)：熔爐內(nèi)熔化的鋁液經(jīng)流槽流入保溫爐內(nèi)，當保溫爐內(nèi)鋁液達到約5000質(zhì)量份時，分別將454質(zhì)量份的AlFe10鋁鐵中間合金、230質(zhì)量份的AlCu10鋁銅中間合金、28質(zhì)量份的AlRe10鋁稀土中間合金、60質(zhì)量份的AlB3鋁硼中間合金依次加入保溫爐內(nèi)，在配料陸續(xù)加入保溫爐期間，熔爐內(nèi)鋁液持續(xù)經(jīng)流槽流入保溫爐。
3)爐前配方(二)：待9226質(zhì)量份的鋁液全部流入保溫爐后，將保溫爐加溫升至760℃后，停止加溫，用筐式送鎂器將2.0質(zhì)量份的鎂錠一次投入保溫爐內(nèi)，然后人工攪拌2min后，進行凈化處理。
優(yōu)選的是，所述重熔鋁錠的質(zhì)量百分比組成：0.07％≤Fe≤0.18％，0.04％≤Si≤0.09％，0.0001％≤Cu≤0.01，0≤Ti+V+Mn+Cr≤0.02％，其余雜質(zhì)含量≤0.03％，其余為鋁；
所述AlFe10鋁鐵中間合金的質(zhì)量百分比組成：9％≤Fe≤11％，0.08％≤Si≤0.2％，0.001％≤Cu≤0.1％，0≤Ti+V+Mn+Cr≤0.1％，其余雜質(zhì)含量≤0.03％，其余為鋁；
所述AlB3鋁硼中間合金的質(zhì)量百分比組成：2.5％≤B≤3.5％，0.14％≤Fe≤0.4％，0.08％≤Si≤0.2％，0.001％≤Cu≤0.1％，其余雜質(zhì)含量≤0.03％，其余為鋁；
所述AlCu10鋁銅中間合金的質(zhì)量百分比組成：9％≤Cu≤11％，0.07％≤Fe≤0.25％，0.08％≤Si≤0.2％，其余雜質(zhì)含量≤0.03％，其余為鋁；
所述99.95％鎂錠的質(zhì)量百分比組成：0≤Fe≤0.004％，0≤Si≤0.005％，0≤Cu≤0.003％，0≤Ti+V+Mn+Cr≤0.02％，其余雜質(zhì)含量≤0.03％，其余為鎂；
所述AlRe10鋁稀土中間合金的質(zhì)量百分比組成：9％≤Re≤11％，0.09％≤Fe≤0.25％，0.08％≤Si≤0.2％，0.0001％≤Cu≤0.01％，其余雜質(zhì)含量≤0.03％，其余為鋁。
優(yōu)選的是，AlRe10鋁稀土中間合金中Re10為各種稀土元素總和，主要為鑭系元素，AlRe10鋁稀土中間合金的質(zhì)量百分比組成：4.9％≤Ce≤5.2％、3.5≤La≤4.1％、0.3≤Pr≤0.7％、其它混合稀土元素為0.3～0.7％。
4)凈化處理：用高純氮氣(99.99％)將37質(zhì)量份的占爐料總質(zhì)量的0.37％的精煉劑吹入保溫爐鋁合金液內(nèi)進行精煉，精煉持續(xù)時間需達到5min以上。精煉后進行電磁攪拌，攪拌要求：正轉(zhuǎn)10min，反轉(zhuǎn)10min，人工攪拌2min，再正轉(zhuǎn)10min，再反轉(zhuǎn)10min，共計攪拌時間22min。然后扒渣，扒渣后的鋁合金液表面不得有懸浮的鋁渣，并在保溫爐內(nèi)四周及中間各取一個樣，共計5個，進行光譜分析，如有個別成分未達到要求，可在此處補加。
5)如需補加合金成分，則需重復步驟4)的攪拌方式。
6)保溫靜置：將保溫爐內(nèi)鋁合金溶液溫度控制在760℃，靜置30分鐘，靜置期間不得攪動鋁合金溶液。
7)鋁合金液進入過濾裝置，使鋁合金液經(jīng)過陶瓷過濾板，濾除30μm以上的渣核，陶瓷過濾板每兩爐(約30～35噸鋁液)更換一次。
8)鋁合金液經(jīng)過上、下澆煲后進入連鑄階段，鋁合金液流入結(jié)晶輪啟動連鑄機進行水平(12點)澆鑄，鋁合金液澆鑄溫度控制在690℃，從連鑄機出來的鑄條溫度控制在500℃。
9)鋁合金桿軋制：鑄條直接進入連軋機，軋機電流控制在45-55A，即可軋制成φ9.5mm鋁合金桿，經(jīng)連軋機軋制完成后的鋁合金桿溫度在250～300℃范圍內(nèi)，然后經(jīng)過繞桿裝置進行收桿，即完成了一種電纜用鋁合金桿熔、鑄、軋生產(chǎn)和工藝控制全過程。
本實施例中鋁合金桿的合金組成包括：鐵的質(zhì)量百分比為0.560％，銅的質(zhì)量百分比為0.230％，鎂的質(zhì)量百分比為0.023％，稀土的質(zhì)量百分比為0.028％，硼的質(zhì)量百分比為0.018％，余量為 鋁及不可避免的雜質(zhì)。
本實施例中的鋁合金桿8030H14的電阻率不大于29.22nΩ·m(國家標準為29.73nΩ·m)、抗拉強度為120MPa～150MPa(國家標準為105～155MPa)、延伸率為15％～30％(國家標準為10％)。
實施例5
本實施例提供一種鋁合金桿的制備方法，包括以下步驟：
1)鋁錠熔煉：選用9177質(zhì)量份的99.7wt％的重熔鋁錠，然后將9177質(zhì)量份的99.7wt％的重熔鋁錠分批投入熔爐中進行熔化。
2)爐前配方(一)：熔爐內(nèi)熔化的鋁液經(jīng)流槽流入保溫爐內(nèi)，當保溫爐內(nèi)鋁液達到約5000質(zhì)量份時，分別將485質(zhì)量份的AlFe10鋁鐵中間合金、244質(zhì)量份的AlCu10鋁銅中間合金、29質(zhì)量份的AlRe10鋁稀土中間合金、63質(zhì)量份的AlB3鋁硼中間合金依次加入保溫爐內(nèi)，在配料陸續(xù)加入保溫爐期間，熔爐內(nèi)鋁液持續(xù)經(jīng)流槽流入保溫爐。
3)爐前配方(二)：待9177質(zhì)量份的鋁液全部流入保溫爐后，將保溫爐加溫升至755℃后，停止加溫，用筐式送鎂器將2.3質(zhì)量份的99.95wt％的鎂錠一次投入保溫爐內(nèi)，然后人工攪拌2min后，進行凈化處理。
優(yōu)選的是，所述重熔鋁錠的質(zhì)量百分比組成：0.07％≤Fe≤0.18％，0.04％≤Si≤0.09％，0.0001％≤Cu≤0.01，0≤Ti+V+Mn+Cr≤0.02％，其余雜質(zhì)含量≤0.03％，其余為鋁；
所述AlFe10鋁鐵中間合金的質(zhì)量百分比組成：9％≤Fe≤11％，0.08％≤Si≤0.2％，0.001％≤Cu≤0.1％，0≤Ti+V+Mn+Cr≤0.1％，其余雜質(zhì)含量≤0.03％，其余為鋁；
所述AlB3鋁硼中間合金的質(zhì)量百分比組成：2.5％≤B≤3.5％，0.14％≤Fe≤0.4％，0.08％≤Si≤0.2％，0.001％≤Cu≤0.1％，其余雜質(zhì)含量≤0.03％，其余為鋁；
所述AlCu10鋁銅中間合金的質(zhì)量百分比組成：9％≤Cu≤11％，0.07％≤Fe≤0.25％，0.08％≤Si≤0.2％，其余雜質(zhì)含量≤0.03％，其余為鋁；
所述99.95％鎂錠的質(zhì)量百分比組成：0≤Fe≤0.004％，0≤Si≤0.005％，0≤Cu≤0.003％，0≤Ti+V+Mn+Cr≤0.02％，其余雜質(zhì)含量≤0.03％，其余為鎂；
所述AlRe10鋁稀土中間合金的質(zhì)量百分比組成：9％≤Re≤11％，0.09％≤Fe≤0.25％，0.08％≤Si≤0.2％，0.0001％≤Cu≤0.01％，其余雜質(zhì)含量≤0.03％，其余為鋁。
優(yōu)選的是，AlRe10鋁稀土中間合金中Re10為各種稀土元素總和，主要為鑭系元素，AlRe10鋁稀土中間合金的質(zhì)量百分比組成：4.9％≤Ce≤5.2％、3.5≤La≤4.1％、0.3≤Pr≤0.7％、其它混合稀土元素為0.3～0.7％。
4)凈化處理：用高純氮氣(99.99％)將38質(zhì)量份的占爐料總質(zhì)量的0.38％的精煉劑吹入保溫爐鋁合金液內(nèi)進行精煉，精煉持續(xù)時間需達到5min以上。精煉后進行電磁攪拌，攪拌要求：正轉(zhuǎn)10min，反轉(zhuǎn)10min，人工攪拌2min，再正轉(zhuǎn)10min，再反轉(zhuǎn)10min，共計攪拌時間22min。然后扒渣，扒渣后的鋁合金液表面不得有懸浮的鋁渣，并在保溫爐內(nèi)四周及中間各取一個樣，共計5個，進行光譜分析，如有個別成分未達到要求，可在此處補加。
5)如需補加合金成分，則需重復步驟4)的攪拌方式。
6)保溫靜置：將保溫爐內(nèi)鋁合金溶液溫度控制在755℃，靜置30分鐘，靜置期間不得攪動鋁合金溶液。
7)鋁合金液進入過濾裝置，使鋁合金液經(jīng)過陶瓷過濾板，濾除30μm以上的渣核，陶瓷過濾板每兩爐(約30～35噸鋁液)更換一次。
8)鋁合金液經(jīng)過上、下澆煲后進入連鑄階段，鋁合金液流入結(jié)晶輪啟動連鑄機進行水平(12點)澆鑄，鋁合金液澆鑄溫度控制在710℃，從連鑄機出來的鑄條溫度控制在480℃。
9)鋁合金桿軋制：鑄條直接進入連軋機，軋機電流控制在 45-55A，即可軋制成φ9.5mm鋁合金桿，經(jīng)連軋機軋制完成后的鋁合金桿溫度在250～300℃范圍內(nèi)，然后經(jīng)過繞桿裝置進行收桿，即完成了一種電纜用鋁合金桿熔、鑄、軋生產(chǎn)和工藝控制全過程。
本實施例中鋁合金桿的合金組成包括：鐵的質(zhì)量百分比為0.590％，銅的質(zhì)量百分比為0.244％，鎂的質(zhì)量百分比為0.026％，稀土的質(zhì)量百分比為0.029％，硼的質(zhì)量百分比為0.019％，余量為鋁及不可避免的雜質(zhì)。
本實施例中的鋁合金桿8030H14的電阻率不大于29.22nΩ·m(國家標準為29.73nΩ·m)、抗拉強度為120MPa～150MPa(國家標準為105～155MPa)、延伸率為15％～30％(國家標準為10％)。
實施例6
本實施例還提供一種鋁合金導體電纜線芯，其由上述實施例1～5中的鋁合金桿進行拉絲、絞合、時效制得。
可以理解的是，以上實施方式僅僅是為了說明本發(fā)明的原理而采用的示例性實施方式，然而本發(fā)明并不局限于此。對于本領(lǐng)域內(nèi)的普通技術(shù)人員而言，在不脫離本發(fā)明的精神和實質(zhì)的情況下，可以做出各種變型和改進，這些變型和改進也視為本發(fā)明的保護范圍。