铝合金、导电铝合金线及导电铝合金线的制备方法与流程

专利2026-03-07  14


本技术涉及金属材料,例如涉及一种铝合金、导电铝合金线及导电铝合金线的制备方法。


背景技术:

1、架空导线输电线路是经济发展的能源主动脉,有些地区经常出现低温、雨雪和冰冻等极端气候,导线容易因覆冰而出现断线倒塔事故,因此在覆冰区必须采用高拉断力的导线以保证线路安全。重冰区的架空输电工程一般采用钢芯铝合金绞线,目前铝合金线的强度大多只有260-290mpa,导线拉断力不足;而强度为315mpa的高强度铝合金线的导电率仅为52.5%iacs,难以达到节能减排的绿色低碳目标。众所周知,铝镁硅合金的强度、伸长率和导电率是相互制约的,当提高合金的强度后往往会使合金的伸长率和导电率明显下降,目前的铝镁硅合金及常规工艺路线难以实现合金线的综合性能的大幅提升,且面临生产成本较高的问题。

2、相关技术中,中强度铝镁硅合金线的制造工艺路线一般为熔炼→连铸连轧→拉拔→时效处理。

3、在实现本公开实施例的过程中,发现相关技术中至少存在如下问题:

4、在连铸连轧过程中由于温度持续下降,合金元素析出较多,在时效时不能有效发挥其析出强化效应。另一方面,常规时效工艺下铝镁硅合金析出过程难以保证合金元素充分以β”和β’亚稳强化相析出,限制了合金性能的进一步提升。


技术实现思路

1、为了对披露的实施例的一些方面有基本的理解,下面给出了简单的概括。所述概括不是泛泛评述,也不是要确定关键/重要组成元素或描绘这些实施例的保护范围,而是作为后面的详细说明的序言。

2、本公开实施例提供了一种铝合金、导电铝合金线及导电铝合金线的制备方法,以解决由于铝镁硅合金的强度、伸长率和导电率相互制约,当提高合金的强度后往往会使合金的伸长率和导电率明显下降,而铝镁硅合金及常规工艺路线难以实现合金线的综合性能的大幅提升,且面临生产成本较高的问题。

3、在一些实施例中,提供了一种铝合金,按质量百分比,包括以下组分:mg:0.5%至0.75%;si:0.5%至0.6%;fe:0.05%至0.2%;y:0.05%至0.15%;b:0.01%至0.05%;余量为al和不可避免的其它杂质元素。

4、在一些实施例中,提供了一种导电铝合金线,按质量百分比,包括以下组分:mg:0.5%至0.75%;si:0.5%至0.6%;fe:0.05%至0.2%;y:0.05%至0.15%;b:0.01%至0.05%;余量为al和不可避免的其它杂质元素。

5、可选地,按质量百分比,导电铝合金线包括以下组分:mg:0.55%至0.61%;si:0.52%至0.57%;fe:0.1%至0.15%;y:0.05%至0.09%;b:0.02%至0.04%;余量为al和不可避免的其它杂质元素。

6、可选地,按质量百分比,导电铝合金线包括以下组分:mg:0.57%;si:0.55%;fe:0.12%;y:0.08%;b:0.02%;余量为al和不可避免的其它杂质元素。

7、可选地,按质量百分比,导电铝合金线包括以下组分:mg:0.61%;si:0.53%;fe:0.12%;y:0.13%;b:0.03%;余量为al和不可避免的其它杂质元素。

8、可选地,导电铝合金线的单丝抗拉强度≥330mpa,导电率≥56%iacs,伸长率≥3.5%。

9、可选地,导电铝合金线的单丝抗拉强度≥346mpa,导电率≥56.2%iacs,伸长率≥3.7%。

10、在一些实施例中,提供了一种导电铝合金线的制备方法,包括:根据如前述任一实施例的导电铝合金线的组分,准备原料;精炼原料获得精炼熔体;对精炼熔体进行连续铸挤得到杆材;对杆材进行在线淬火并进行时效处理得到第一合金线;对第一合金线进行杆材拉拔得到单丝铝合金线;对单丝铝合金线进行单丝时效处理得到导电铝合金线。

11、可选地,精炼原料获得精炼熔体包括:将铝锭、铁剂、硅剂、铝稀土合金,加热熔化,随后加入镁锭并熔化,并充分搅拌得到第一熔体;其中,铝锭的纯度大于99.7%;将第一熔体进行硼化处理并炉内精炼得到第二熔体;将第二熔体进行在线精炼得到精炼熔体。

12、可选地,将第一熔体进行硼化处理并炉内精炼得到第二熔体包括:将第一熔体进行硼化处理得到硼化熔体;对硼化熔体充分搅拌并进行炉内精炼;清理硼化熔体表面浮渣;将清理后的硼化熔体静置得到第二熔体。

13、可选地,对硼化溶体进行炉内精炼包括在720℃至750℃温度环境下,精炼10分钟至15分钟。

14、可选地,对硼化溶体进行炉内精炼的温度包括720℃或730℃或735℃或740℃或745℃或750℃。

15、可选地,将清理后的硼化熔体静置得到第二熔体包括将清理后的硼化熔体在710℃至730℃温度环境下静置25分钟至40分钟。

16、可选地,将清理后的硼化熔体静置的温度包括710℃或715℃或720℃或725℃或730℃。

17、可选地,将第二熔体进行在线精炼得到精炼熔体包括:浇铸开始后,对熔体进行在线除气和在线过滤。

18、可选地,在线除气采用旋转喷吹除气箱以高纯氮气为除气介质,石墨转子的转速为300r/min至500r/min。

19、可选地,在线除气采用旋转喷吹除气箱以高纯氮气为除气介质,石墨转子的转速为400r/min至500r/min。

20、可选地,对精炼熔体进行连续铸挤得到杆材包括:将精炼熔体浇入水冷式连续铸挤设备,凝固成型,挤压为杆材。

21、可选地,水冷式连续铸挤设备的铸造温度为690℃至710℃,冷却水的温度为15℃至40℃,挤出杆材直径为9mm至10mm,出口处杆材温度为480℃至520℃。

22、可选地,对杆材进行在线淬火得到冷却杆材包括:采用在线冷却水对杆材进行在线淬火,水温为20℃至30℃,挤出的杆材经在线淬火冷却后成卷。

23、可选地,将冷却杆材进行时效处理得到第一合金线的杆材时效温度为160℃至200℃,保温时间为10h至18h。

24、可选地,使用采用纳米金刚石复合涂层模具的滑动式拉丝机对第一合金线进行杆材拉拔;其中,拉拔的速度为10m/s至15m/s,最后道次拉拔尺寸精度在±0.01mm以内,得到单丝直径为2.5mm至4mm的铝合金线。

25、可选地,单丝时效处理的温度为150℃至180℃,保温时间为7h至10h。

26、本公开实施例提供的铝合金、导电铝合金线及导电铝合金线的制备方法,可以实现以下技术效果:

27、(1)本公开实施例提供的铝合金和导电铝合金线,通过控制化学成分,元素mg和si在合金中形成强化相,提高了导电铝合金线的抗拉强度;元素b与合金中的微量杂质元素cr、v、ti等进行反应,降低了杂质元素对铝合金电导率的影响;稀土元素y降低fe和si等固溶元素在合金中的固溶度,减少了因溶质原子固溶引起的晶格畸变和对电子的散射作用,提高铝合金的导电性能。

28、(2)本公开实施例提供的导电铝合金线的制备方法,通过将精炼熔体浇入连续铸挤设备,直接获得杆材,简化了杆材的生产环节和生产工艺,降低了成本,降低了能耗,提高了成材率。通过步骤连续铸挤得到的杆材经淬火后立即进行时效处理,使大部分mg、si元素从基体中析出形成弥散β”(mg5si6)相,同时抑制杆材自然时效过程,避免自然时效对合金线的力学性能带来的不利影响,有利于获得更高强度的合金线。同时,将经过时效处理的杆材进一步拉拔形成单丝铝合金线并将单丝铝合金线在150℃至180℃的温度下进行单丝时效处理,使固溶的合金元素进一步析出,形成以β”(mg5si6)和β’(mg9si5)为主的亚稳弥散相,得到导电性和强度综合性能最好的导电铝合金线。

29、以上的总体描述和下文中的描述仅是示例性和解释性的,不用于限制本技术。


技术特征:

1.一种铝合金,其特征在于,按质量百分比,包括以下组分:

2.一种导电铝合金线,其特征在于,按质量百分比,包括以下组分:

3.根据权利要求2所述的导电铝合金线,其特征在于,按质量百分比,包括以下组分:

4.根据权利要求2所述的导电铝合金线,其特征在于,按质量百分比,包括以下组分:

5.根据权利要求2所述的导电铝合金线,其特征在于,按质量百分比,包括以下组分:

6.根据权利要求2至5任一项所述的导电铝合金线,其特征在于,导电铝合金线的单丝抗拉强度≥330mpa,导电率≥56%iacs,伸长率≥3.5%。

7.根据权利要求2至5任一项所述的导电铝合金线,其特征在于,导电铝合金线的单丝抗拉强度≥346mpa,导电率≥56.2%iacs,伸长率≥3.7%。

8.一种导电铝合金线的制备方法,其特征在于,包括:

9.根据权利要求8所述的导电铝合金线的制备方法,其特征在于,精炼原料获得精炼熔体包括:

10.根据权利要求9所述的导电铝合金线的制备方法,其特征在于,将第一熔体进行硼化处理并炉内精炼得到第二熔体包括:

11.根据权利要求10所述的导电铝合金线的制备方法,其特征在于,

12.根据权利要求11所述的导电铝合金线的制备方法,其特征在于,

13.根据权利要求10所述的导电铝合金线的制备方法,其特征在于,将清理后的硼化熔体静置得到第二熔体包括:

14.根据权利要求13所述的导电铝合金线的制备方法,其特征在于,

15.根据权利要求9所述的导电铝合金线的制备方法,其特征在于,将第二熔体进行在线精炼得到精炼熔体包括:

16.根据权利要求15所述的导电铝合金线的制备方法,其特征在于,

17.根据权利要求16所述的导电铝合金线的制备方法,其特征在于,

18.根据权利要求8所述的导电铝合金线的制备方法,其特征在于,对精炼熔体进行连续铸挤得到杆材包括:

19.根据权利要求18所述的导电铝合金线的制备方法,其特征在于,

20.根据权利要求8至19任一项所述的导电铝合金线的制备方法,其特征在于,对杆材进行在线淬火得到冷却杆材包括:

21.根据权利要求20所述的导电铝合金线的制备方法,其特征在于,

22.根据权利要求8至19任一项所述的导电铝合金线的制备方法,其特征在于,

23.根据权利要求8至19任一项所述的导电铝合金线的制备方法,其特征在于,


技术总结
本申请涉及金属材料技术领域,公开一种铝合金、导电铝合金线及导电铝合金线的制备方法。其中,铝合金按质量百分比,包括以下组分:Mg:0.5%至0.75%;Si:0.5%至0.6%;Fe:0.05%至0.2%;Y:0.05%至0.15%;B:0.01%至0.05%;余量为Al和不可避免的其它杂质元素。本公开提供的铝合金通过控制化学成分,对铝合金进行硼化处理和稀土化处理,元素硼(B)与合金中的微量杂质元素铬(Cr)、钒(V)、钛(Ti)等进行反应,降低杂质元素对铝合金电导率的影响;元素钇(Y)降低铁(Fe)和硅(Si)在合金中的固溶度,减少溶质原子固溶引起的晶格畸变和对电子的散射作用,提高合金的导电性能。

技术研发人员:白清领,艾彩娇,李磊,崔振杰,张汝梦,董其娟,李涛,牌君君
受保护的技术使用者:滨州魏桥国科高等技术研究院
技术研发日:
技术公布日:2024/6/26
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