導電率為百分之六十二耐熱鋁合金導體材料及制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于架空輸電導線用導體材料技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種導電率為百分之六十二耐熱鋁合金導體材料及制備方法，適用于大容量輸電。
【背景技術(shù)】
[0002]在國家電網(wǎng)“西電東送、南北互供、全國聯(lián)網(wǎng)”形勢下，長距離、大容量、高電壓輸電線路越來越多，輸電損耗越來越受關(guān)注，節(jié)能導線越來越受重視。采用耐受較高電流密度的耐熱鋁合金導線提高輸送容量的優(yōu)點是對桿塔、金具的強度要求較低，施工較容易。存在的問題是現(xiàn)有耐熱鋁合金導線的導電率為58% IACS和60% IACS,比硬鋁導線低I?3%IACS，增加了輸電損耗。如果將耐熱鋁合金導線的導電率提高至硬鋁導線水平，則可解決耐熱鋁合金導線輸電損耗大的問題，傳輸相同容量的電能其直徑比硬鋁導線的直徑小，可減輕隨風舞動，降低材料消耗，既提高安全性又帶來顯著的經(jīng)濟效益。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明的目的就是提供一種導電率為百分之六十二耐熱鋁合金導體材料及制備方法，即可在150°C下長期運行的導電率大于62% IACS的耐熱鋁合金導體材料及其制備方法。
[0004]本發(fā)明提供一種大容量高導電耐熱鋁合金導體材料，該耐熱鋁合金導體材料包括鋁、鉺、釔和硼。各元素的質(zhì)量百分比分別為:鉺0.31?0.50%，釔0.20?0.40%，硼0.02?0.05%，且10彡鉺/硼質(zhì)量比彡15，雜質(zhì)硅彡0.06%，雜質(zhì)鐵彡0.20%，雜質(zhì)鉻、錳、釩、鈦之和< 0.012%，余量為鋁。
[0005]上述大容量高導電耐熱鋁合金導體材料，采用的制備工藝為:先將純度為99.7wt %以上的工業(yè)純鋁錠放在熔爐中熔化，鋁液溫度為720?750 °C，進行爐前化學分析，控制雜質(zhì)硅含量< 0.06%，雜質(zhì)鐵含量< 0.20%，雜質(zhì)鉻、錳、釩、鈦之和(Cr+Mn+Ti+V) ( 0.012 %，然后在保溫爐溫度為740?760 °C時添加鋁-鉺合金、鋁-釔合金、鋁-硼合金，使元素鉺、釔、硼分別占熔體總質(zhì)量的0.31?0.50%,0.20?0.40%、0.02?0.05%，且控制10 <鉺/硼質(zhì)量比< 15，經(jīng)精煉除氣后再保溫30?45min，然后澆鑄成棒，乳制成桿，并對該鋁合金桿進行300?350°C保溫I?1h的退火處理，拉拔成線，得到高導電耐熱鋁合金導體材料。
[0006]本發(fā)明所述的鋁-鉺合金、鋁-釔合金和鋁-硼合金，為采用精選Al 99.7工業(yè)純鋁與純度為99.9%的鉺、釔和化學純氟硼酸鉀制備的鋁-鉺、鋁-釔、鋁-硼中間合金。
[0007]本發(fā)明大容量高導電耐熱鋁合金導體材料中的鉺、釔、硼經(jīng)退火處理后析出的第二相，用來提高該導電鋁合金的耐熱性、導電性并保證強度要求。
[0008]本發(fā)明的有益效果為:使用本發(fā)明的材料制造大容量導線時，可以采用連鑄連軋方式生產(chǎn)，不需要對合金錠材或合金棒材進行均勻化處理，也不需要對合金線材進行時效處理。僅對鋁合金桿進行300?350°C的退火處理，就可達到抗拉強度大于160MPa、延伸率大于2.0%、導電率大于62% IACS。在常溫力學性能和電學性能方面達到甚至超過LY9-L2高導電硬鋁導體材料，在耐熱性方面達到耐熱鋁合金導體材料的耐熱性要求，可以替代硬鋁導體材料，制備較小直徑的大容量輸電導線，減輕導線的隨風舞動。與60% IACS耐熱鋁合金導線相比，可減低線損3.0%，取得顯著的經(jīng)濟效益。
[0009]本發(fā)明主要通過加入鋁-鉺合金輔之于加入鋁-釔、鋁-硼合金，控制10 <鉺/硼質(zhì)量比< 15，并經(jīng)300?350°C退火來提高鋁合金的導電性、耐熱性，使之達到大于62%IACS的導電率要求，同時滿足可在150°C下長期運行的耐熱性要求。本發(fā)明的高導電耐熱鋁合金可以取代硬鋁導體材料，在相同的輸送容量條件下，使導線的線徑更小，減輕隨風舞動，提高輸電線路的安全性，有效解決大容量輸電和新老線路的增容問題。
【具體實施方式】
[0010]下面的實施例可以使本專業(yè)技術(shù)人員更全面的理解本發(fā)明，但不以任何方式限制本發(fā)明。
[0011]實施例1
[0012]一種大容量高導電耐熱鋁合金導體材料，該高導電耐熱鋁合金導體材料主要由鋁、鉺、釔、硼組成。各種元素的質(zhì)量百分比為:鉺0.32%，釔0.21%，硼0.025%，雜質(zhì)元素硅0.06%，雜質(zhì)元素鐵0.20%，雜質(zhì)元素鉻、錳、釩、鈦之和為0.012%，其余為鋁。
[0013]上述大容量高導電耐熱鋁合金導體材料，采用的工藝制備為:先將純度為99.7被％的鋁錠放在熔爐中熔化，鋁液溫度為720°C，進行爐前化學分析，雜質(zhì)元素硅為0.06%，雜質(zhì)元素鐵為0.20%，雜質(zhì)元素鉻、錳、釩、鈦之和(Cr+Mn+Ti+V)為0.012%，然后在保溫爐鋁液溫度為740°C時添加鋁-鉺合金，鋁-釔合金和鋁-硼中間合金，使元素鉺、釔、硼分別占熔體總質(zhì)量的0.32%,0.21%,0.025%。中間合金熔化后攪拌、精煉，再保溫30min，然后澆鑄、乳制成Φ9.5mm桿，對鋁桿在300°C退火3h，冷拔成Φ2.3mm導線，得大容量高導電耐熱鋁合金導體材料。
[0014]所制的大容量高導電率耐熱鋁合金導體材料，導電率62.2% IACS，抗拉強度184MPa，延伸率2.1%，耐熱性93.2%。
[0015]實施例2
[0016]一種大容量高導電耐熱鋁合金導體材料，該高導電耐熱鋁合金導體材料主要由鋁、鉺、釔、硼組成。各種元素的質(zhì)量百分比為:鉺0.35%，釔0.30%，硼0.035%，雜質(zhì)元素硅0.05%，雜質(zhì)元素鐵0.16%，雜質(zhì)元素鉻、錳、釩、鈦之和為0.011%，其余為鋁。
[0017]上述大容量高導電耐熱鋁合金導體材料，采用的工藝制備為:先將純度為99.7被％的鋁錠放在熔爐中熔化，鋁液溫度為730°C，進行爐前化學分析，雜質(zhì)元素硅為0.05%，雜質(zhì)元素鐵為0.16%，雜質(zhì)元素鉻、錳、釩、鈦之和(Cr+Mn+Ti+V)為0.011%，然后在保溫爐鋁液溫度為750°C時添加鋁-鉺合金，鋁-釔合金和鋁-硼中間合金，使元素鉺、釔、硼分別占熔體總質(zhì)量的0.35%,0.30%,0.035%。中間合金熔化后攪拌、精煉，再保溫45min，然后澆鑄、乳制成Φ9.5mm桿，對鋁桿在350°C退火Ih，冷拔成Φ 3.2mm導線，得大容量高導電耐熱鋁合金導體材料。
[0018]所制的大容量高導電率耐熱鋁合金導體材料，導電率62.5% IACS，抗拉強度186MPa，延伸率2.3%,耐熱性94.1 %。
[0019]實施例3
[0020]一種大容量高導電耐熱鋁合金導體材料，該高導電耐熱鋁合金導體材料主要由銷、鉺、紀、硼組成。各種元素的質(zhì)量百分比為:鉺0.40%,? 0.20%，硼0.04%，雜質(zhì)元素硅為0.06%，雜質(zhì)元素鐵為0.18%，雜質(zhì)元素鉻、錳、釩、鈦之和為0.012%，其余為鋁。
[0021]上述大容量高導電耐熱鋁合金導體材料，可采用如下工藝制備:先將純度為99.7被％的鋁錠放在熔爐中熔化，鋁液溫度為735°C，進行爐前化學分析，雜質(zhì)元素硅為0.06%，雜質(zhì)元素鐵為0.18%，雜質(zhì)元素鉻、錳、釩、鈦之和(Cr+Mn+Ti+V)為0.012%，然后在保溫爐鋁液溫度為740°C時添加鋁鉺合金，鋁釔合金和鋁硼中間合金，使元素鉺、釔、硼分別占熔體總質(zhì)量的0.40%,0.20%,0.04%。中間合金熔化后攪拌、精煉，再保溫35min，然后澆鑄、乳制成Φ9.5mm桿，對鋁桿在350°C退火5h，冷拔成Φ 3.9mm導線，得大容量高導電耐熱鋁合金導體材料。
[0022]所制的大容量高導電率耐熱鋁合金導體材料，導電率62.4% IACS，抗拉強度182MPa，延伸率2.2%，耐熱性95.0%。
【主權(quán)項】
1.一種導電率為百分之六十二耐熱鋁合金導體材料，其特征在于:包括鋁、鉺、釔和硼，各種元素的質(zhì)量百分比為:鉺0.31?0.50 %，釔0.20?0.40 %，硼0.02?0.05 %，且10彡鉺/硼質(zhì)量比彡15，雜質(zhì)硅彡0.06%，雜質(zhì)鐵彡0.20%，雜質(zhì)鉻、錳、釩、鈦之和(0.012%，余量為鋁。
2.—種權(quán)利要求1所述的耐熱鋁合金導體材料的制備方法，其特征在于:工藝步驟及控制的技術(shù)參數(shù)如下: (1)將純度為99.7wt%以上的工業(yè)純鋁錠放在熔爐中熔化，鋁液溫度為720?750 °C，進行爐前化學分析，控制雜質(zhì)硅含量< 0.06%,雜質(zhì)鐵含量< 0.20%,雜質(zhì)(Cr+Mn+Ti+V)彡 0.012% ； (2)在保溫爐溫度為740?760°C時添加鋁-鉺合金、鋁-釔合金、鋁-硼合金，使元素鉺、釔、硼分別占熔體總質(zhì)量的0.31?0.50%,0.20?0.40%,0.02?0.05%，且10彡鉺/硼質(zhì)量比彡15; (3)經(jīng)精煉除氣后再保溫30?45min，然后澆鑄成棒，軋制成桿，并對鋁合金桿進行300?350°C保溫I?1h的退火處理，拉拔成線，得到高導電耐熱鋁合金導體材料。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的制備方法，其特征在于:所述的鋁-鉺合金、鋁-釔合金和鋁-硼合金，為采用Al 99.7工業(yè)純鋁與純度為99.9%的鉺、釔和化學純氟硼酸鉀制備的鋁-鉺、鋁-釔、鋁-硼中間合金。
【專利摘要】導電率為百分之六十二耐熱鋁合金導體材料及制備方法，屬于架空輸電導線用導體材料技術(shù)領(lǐng)域。材料包括鋁、鉺、釔和硼，各種元素的質(zhì)量百分比為：鉺0.31～0.50％，釔0.20～0.40％，硼0.02～0.05％，且10≤鉺/硼質(zhì)量比≤15，雜質(zhì)硅≤0.06％，雜質(zhì)鐵≤0.20％，雜質(zhì)鉻、錳、釩、鈦之和≤0.012％，余量為鋁。本發(fā)明的鋁合金導體材料，采用熔煉、鑄造、冷熱加工制備所需規(guī)格的導線。本發(fā)明鋁合金導體材料的抗拉強度≥160MPa、延伸率≥2.0％、導電率≥62％IACS。常溫力學性能和電學性能方面達到甚至超過LY9-L2高導電硬鋁導體材料，在耐熱性方面達到耐熱鋁合金導體材料的耐熱性要求，與60％IACS耐熱鋁合金導線相比，可減低線損3％，取得顯著的經(jīng)濟效益。
【IPC分類】H01B13-00, C22F1-04, C22C1-03, H01B1-02, C22C21-00
【公開號】CN104561674
【申請?zhí)枴緾N201410857026
【發(fā)明人】侯世香, 劉東雨, 王迪, 韋艷妮, 許國正, 韓鈺, 嚴康驊
【申請人】華北電力大學
【公開日】2015年4月29日
【申請日】2014年12月31日