本發(fā)明涉及鋁合金導(dǎo)體材料
技術(shù)領(lǐng)域：
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背景技術(shù)：
：隨著電網(wǎng)負(fù)荷的增加，電力輸送朝高壓化、大容量化、遠(yuǎn)距離化方向發(fā)展，對(duì)輸電導(dǎo)線提出了苛刻的要求，一方面要求輸電導(dǎo)線具有較高的導(dǎo)電率，降低輸送線損，提高輸送效率，另一方面要求輸電導(dǎo)線具有良好的耐熱性能和抗弧垂特性，減少線路建設(shè)成本，節(jié)約緊張的走廊資源。但是，鋁導(dǎo)體材料的導(dǎo)電性和耐熱性能是一對(duì)矛盾體，兩者往往陷入此消彼長(zhǎng)的困境，是開(kāi)發(fā)耐熱鋁導(dǎo)體材料的技術(shù)瓶頸。技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：本發(fā)明要解決的技術(shù)問(wèn)題是提供一種架空用耐熱鋁合鋁合金導(dǎo)體材料及其制備方法，該鋁合金導(dǎo)體材料具有高導(dǎo)電性及良好的耐高溫性能，該制備方法無(wú)需熱處理，節(jié)省能耗，降低了生產(chǎn)成本。為解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明所采取的技術(shù)方案是：一種架空用耐熱鋁合金導(dǎo)體材料，各元素的質(zhì)量百分比如下：鋯：0.10-0.45%，釔：0.01-0.10%，鈧：0.01-0.10%，鑭和鈰：0.3-1.0%，鐵：0.05-0.18%，硅：≤0.05%，鎳：≤0.05%，鎂：≤0.02%，鋅：≤0.04%，硼：≤0.01%，其余為鋁及不可避免的雜質(zhì)。優(yōu)選的，鑭和鈰的質(zhì)量比為7-8：3-2。上述架空用耐熱鋁合金導(dǎo)體材料的制備方法，包括如下步驟：（1）按各元素的質(zhì)量百分比選取原料后，將回爐料、鋁錠和Al-Fe中間合金坯料放入熔煉爐中，加熱至熔化后，得到的熔體轉(zhuǎn)入保溫爐中；（2）向保溫爐中再加入Al-Zr中間合金，Al-Sc中間合金，Al-Y中間合金，Al-RE中間合金，得到鋁合金熔體；（3）對(duì)鋁合金熔體進(jìn)行精煉，得到精煉熔體；（4）對(duì)精煉熔體進(jìn)行除渣，得到精質(zhì)合金熔體；（5）采用連鑄連軋工藝，先將精質(zhì)合金熔體澆成鋁合金鑄件，再將鋁合金鑄件導(dǎo)入軋機(jī)，軋制成所需規(guī)格的鋁合金桿。優(yōu)選的，步驟（2）中，調(diào)整保溫爐中熔體溫度為720-780℃，再加入Al-Zr中間合金，Al-Sc中間合金，Al-Y中間合金，Al-RE中間合金，期間進(jìn)行2-3次攪拌，得到鋁合金熔體。優(yōu)選的，步驟（3）中，對(duì)鋁合金熔體進(jìn)行精煉，精煉劑伴隨氮?dú)庖黄鹜ㄈ脘X合金熔體當(dāng)中，得到精煉熔體。優(yōu)選的，步驟（4）中，對(duì)精煉熔體進(jìn)行除渣并調(diào)整精煉熔體溫度為720-760℃，靜置15-30min，得到精質(zhì)合金熔體。優(yōu)選的，步驟（5）中，控溫440-520℃條件下將鋁合金鑄件導(dǎo)入軋機(jī)，軋制成所需規(guī)格的鋁合金桿。采用上述技術(shù)方案所產(chǎn)生的有益效果在于：1）本發(fā)明在鋁合金中添加Zr元素能夠與Al形成穩(wěn)定的Al3Zr相，產(chǎn)生的Al3Zr相可以有效釘扎位錯(cuò)、亞晶界與晶界，阻礙晶粒的再結(jié)晶，提高鋁合金的再結(jié)晶溫度。在研究中發(fā)現(xiàn)，將Sc、Zr復(fù)合添加到鋁合金中，能夠形成熱穩(wěn)定性更高的Al3(Sc,Zr)相，且Al3(Sc,Zr)相的強(qiáng)化效果優(yōu)于Al3Zr相。隨著Zr含量的增加，會(huì)引起Al晶體點(diǎn)陣畸變，增加合金內(nèi)部的電子散射，降低其電阻率，因此在耐熱性能一定的前提下盡量減少Zr元素的添加量。2）本發(fā)明添加的La元素、Ce元素能夠降低合金中氫的活度，以及氫在合金中的溶解度，故而可以?xún)艋垠w，減少針孔率；同時(shí)也可促進(jìn)Si等元素的合金化，生成十分穩(wěn)定的金屬間化合物，降低雜質(zhì)元素在鋁基體中的濃度，提高合金的導(dǎo)電性。添加的Y元素能可以與鋁基體形成金屬間化合物Al3Y，提高合金的機(jī)械性能和耐腐蝕性能；同時(shí)Y元素在鋁合金中的微合金化作用與Sc元素相似，可提高合金的結(jié)晶溫度，從而達(dá)到提高耐熱性的目的，且不降低或少降低合金導(dǎo)電率，價(jià)格相對(duì)于Sc更加低廉。3）本發(fā)明添加的鐵元素與鋁基體作用形成細(xì)小針狀和針點(diǎn)狀的Al3Fe相，而這種相主要分布在晶界位置處，影響合金的力學(xué)性能，可以有效提高材料的強(qiáng)度，耐腐蝕性，耐高溫蠕變性能。4）本發(fā)明中其它元素含量不變的情況下，通過(guò)調(diào)節(jié)Zr元素的含量來(lái)控制鋁合金的耐熱性能，滿(mǎn)足耐熱鋁合金桿和超耐熱鋁合金桿要求；Zr元素含量為0.10-0.28%時(shí)，長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)行溫度為150℃；Zr元素含量為0.28-0.35%時(shí)，長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)行溫度為210℃；Zr元素含量為0.35-0.45%時(shí)，長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)行溫度為230℃。5）本發(fā)明中導(dǎo)體成分中所添加的元素之間不相互作用和反應(yīng)，多種元素協(xié)同作用，使鋁合金的耐熱性和導(dǎo)電率均明顯提高。6）本發(fā)明通過(guò)上述配比制備的鋁合金桿，導(dǎo)電率≥60.5%IACS，抗拉強(qiáng)度≥125MPa，伸長(zhǎng)率≥9%，長(zhǎng)期耐熱溫度為150℃-230℃。本方法制備的架空用耐熱鋁合金導(dǎo)體材料無(wú)需熱處理，熔鑄后直接軋制。無(wú)需熱處理，因此可以節(jié)省熱處理所需的能耗，節(jié)約生產(chǎn)成本，廣泛用于架空導(dǎo)線，具有顯著的經(jīng)濟(jì)效益。具體實(shí)施方式下面結(jié)合具體實(shí)施方式對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)的說(shuō)明。實(shí)施例1一種架空用耐熱鋁合金導(dǎo)體材料，各元素的質(zhì)量百分比如下：鋯：0.10%，釔：0.05%，鈧：0.10%，鑭和鈰：0.75%，鐵：0.18%，硅：0.05%，鎳：0.03%，鎂：0.01%，鋅：0.04%，硼：0.005%，其余為鋁及不可避免的雜質(zhì)。其中，鑭和鈰的質(zhì)量比為7：3。上述架空用耐熱鋁合金導(dǎo)體材料的制備方法，包括如下步驟：（1）按各元素的質(zhì)量百分比選取原料后，將回爐料、鋁錠和Al-Fe中間合金坯料放入熔煉爐中，加熱至熔化后，得到的熔體轉(zhuǎn)入保溫爐中；（2）調(diào)整保溫爐中熔體溫度為720-780℃，再加入Al-Zr中間合金，Al-Sc中間合金，Al-Y中間合金，Al-RE中間合金，調(diào)節(jié)合金成分到設(shè)定質(zhì)量百分比范圍，期間進(jìn)行2-3次攪拌，得到鋁合金熔體；（3）對(duì)鋁合金熔體進(jìn)行精煉，精煉劑伴隨氮?dú)庖黄鹜ㄈ脘X合金熔體當(dāng)中，得到精煉熔體；（4）對(duì)精煉熔體進(jìn)行除渣并調(diào)整精煉熔體溫度為720-760℃，靜置15-30min，得到精質(zhì)合金熔體；（5）采用連鑄連軋工藝，先將精質(zhì)合金熔體澆成鋁合金鑄件，控溫440-520℃條件下將鋁合金鑄件導(dǎo)入軋機(jī)，軋制成所需規(guī)格的鋁合金桿。實(shí)施例2一種架空用耐熱鋁合金導(dǎo)體材料，各元素的質(zhì)量百分比如下：鋯：0.3%，釔：0.10%，鈧：0.01%，鑭和鈰：1.0%，鐵：0.05%，硅：0.02%，鎳：0.02%，鎂：0.02%，鋅：0.01%，硼：0.01%，其余為鋁及不可避免的雜質(zhì)。其中，鑭和鈰的質(zhì)量比為8：2。上述架空用耐熱鋁合金導(dǎo)體材料的制備方法同時(shí)實(shí)施例1。實(shí)施例3一種架空用耐熱鋁合金導(dǎo)體材料，各元素的質(zhì)量百分比如下：鋯：0.45%，釔：0.01%，鈧：0.06%，鑭和鈰：0.3%，鐵：0.12%，硅：0.04%，鎳：0.05%，鎂：0.01%，鋅：0.03%，硼：0.01%，其余為鋁及不可避免的雜質(zhì)。其中，鑭和鈰的質(zhì)量比為7.5：2.5。上述架空用耐熱鋁合金導(dǎo)體材料的制備方法同時(shí)實(shí)施例1。實(shí)施例4一種架空用耐熱鋁合金導(dǎo)體材料，各元素的質(zhì)量百分比如下：鋯：0.15%，釔：0.03%，鈧：0.03%，鑭和鈰：0.5%，鐵：0.08%，硅：0.03%，鎳：0.04%，鎂：0.015%，鋅：0.02%，硼：0.002%，其余為鋁及不可避免的雜質(zhì)。其中，鑭和鈰的質(zhì)量比為7.2：2.8。上述架空用耐熱鋁合金導(dǎo)體材料的制備方法同時(shí)實(shí)施例1。實(shí)施例5一種架空用耐熱鋁合金導(dǎo)體材料，各元素的質(zhì)量百分比如下：鋯：0.4%，釔：0.07%，鈧：0.08%，鑭和鈰：0.9%，鐵：0.15%，硅：0.01%，鎳：0.01%，鎂：0.005%，鋅：0.005%，硼：0.008%，其余為鋁及不可避免的雜質(zhì)。其中，鑭和鈰的質(zhì)量比為7.7：2.3。上述架空用耐熱鋁合金導(dǎo)體材料的制備方法同時(shí)實(shí)施例1。表1為本發(fā)明的實(shí)施例測(cè)試結(jié)果：表1檢測(cè)項(xiàng)目實(shí)施例1實(shí)施例2實(shí)施例3實(shí)施例4實(shí)施例5導(dǎo)電率/%IACS60.661.060.660.861.1抗拉強(qiáng)度/MPa132127138130135伸長(zhǎng)率/%1113101211長(zhǎng)期耐熱溫度/℃150210230150230本方法制備的架空用耐熱鋁合金導(dǎo)體材料無(wú)需熱處理，熔鑄后直接軋制，即可獲得導(dǎo)電率≥60.5%IACS，抗拉強(qiáng)度≥125MPa，伸長(zhǎng)率≥9%，長(zhǎng)期耐熱溫度為150℃-230℃的導(dǎo)體材料。該架空用耐熱鋁合金導(dǎo)體材料采用連鑄連軋的方式生產(chǎn)，無(wú)需熱處理，因此可以節(jié)省熱處理所需的能耗，節(jié)約生產(chǎn)成本，廣泛用于架空導(dǎo)線，具有顯著的經(jīng)濟(jì)效益。當(dāng)前第1頁(yè)1 2 3