[發明專利]高導電率高硅鋁基合金及其制備方法

無效

• 申請號: 200810204594.2
• 申請日: 2008-12-15
• 公開（公告）號: CN101456122A
• 公開（公告）日: 2009-06-17
• 發明（設計）人: 嚴彪;安建軍
• 申請（專利權）人: 同濟大學
• 主分類號: B23P17/00
• 分類號: B23P17/00;B22D23/00;B22F3/20;C22C1/03;C22C21/00
• 代理公司: 上海光華專利事務所
• 代理人: 許亦琳;余明偉

技術領域

本發明涉及一種制備高導電率高硅鋁基合金的方法。

技術背景

一直以來，銅及銅合金因為其優良的導電性能，一直被看是制造導電材料的首選，但 是隨著全球銅資源量的急劇減少和日趨殆盡，銅的交易價格開始飛速上漲。根據最新資料 顯示，目前每噸銅的交易價格達到7000美元左右，如此高額的投資成本致使銅導線等產品 的價格上漲，使得世界電力工作者清醒地認識到改善或者尋找一種新的電力輸送線路的重 要性和緊迫性。而且銅價的飛漲，也使得國內外眾多大中型制造加工企業，紛紛開始尋找 銅及其合金的替代品。

相比較，目前每噸工業鋁的市場交易價格僅為2800美元左右，因此，尋找一種替代銅 合金的鋁合金材料成為世界矚目的焦點問題。

我國在20世紀80年代曾開展過這方面的研究工作，但是都是集中高純度鋁合金方向，即 一味追求降低鋁合金中雜質元素的含量(Si，Fe，Ti，Cu等＜1％)，以期提高導電率。因此，許 多廠家不得不采用Si含量較低的進口鋁與國產鋁混摻的方法，將Si含量降到0.08％wt以下， 然后再用硼化處理去除進口鋁中引入的Ti、Cr、Mn等雜質元素。顯然，這種做法既不經濟也 不合理，雖然高純度鋁硅合金滿足了導電性要求(IACS＞45％)，但是由于合金中硅含量過低， 導致合金強度低下、耐磨性不高，仍然無法滿足長距離輸電的要求。但是，目前正是我國和 世界經濟發達國家的電力工業飛速發展的黃金時期，大容量導線是在全球電力行業的需求正 不斷增長，新線路輸電容量不斷增大，老線路增容改造迫在眉睫。因此，制備一種高硅高導 電性鋁合金的意義和重要性不言而喻。

近些年來，許多發達國家也開始積極探索高硅鋁合金導電性能的問題，并且研究出一批 具有某種特性的導電鋁合金，如美國的5005合金，8076合金；瑞士的Ductalex合金；意大利 的Alhoflex等。其中以日本在該領域的研究最為活躍，先后發展了高強度鋁、超耐熱鋁等， 但這些熱點基本上集中于發展特殊用途的鋁合金為目的，真正提高高硅鋁合金導電性能，探 索高硅鋁合金導電機理的并不多。相對于國外，我國對于高硅鋁合金導電性能方面的探索研 究更少，國內科研機構對于高硅鋁合金的研究大多側重如何提高硅元素在鋁基體中溶解度， 如何提高高硅鋁合金的強度、耐摩性、耐熱性等方面。而且，國內科研機構目前只一味的強 調利用高硅鋁合金在電子封裝材料方面熱膨脹系數小、耐摩擦等優勢，卻忽視了如何提高高 硅鋁合金導電率，使其滿足工業用導線導電率，使其用于輸電線路。

因此，通過對對高硅鋁合金導電機理的深入研究，找出硅元素降低鋁基體導電率的根本 原因，從而采用簡便易行的制備方法得到高導電率的高硅鋁合金，再加上高硅含量鋁合金本 身良好的強度，耐摩性等良好機械性能，那么將來，用性能優異的高硅鋁合金代替目前輸電 行業中昂貴的銅導線將不是問題。

發明內容

本發明根據現有技術中的不足，提供一種易制備，具有良好導電率，力學性能和熱穩 定性能的高硅鋁基合金材料。

為實現上述目的，本發明通過以下技術方案實現：

一種制備高導電率高硅鋁基合金的方法，其特征在于，包括如下步驟：

a、用純Al、Si、M合金熔煉得到預制合金Al-aSi-bM，其中，M為稀土、Nb、Fe、Cu、 Zr、Ti、V、Cr中的一種或幾種，5≤a≤60，0.1≤b≤10；

b、將得到的預制合金Al-aSi-bM放入真空感應熔煉爐中，熔煉完畢，再用氮-氬混 合氣體保護將熔融態Al-aSi-bM母合金噴射成型；

c、將噴射成型態Al-aSi-bM合金放入熱擠壓機中擠壓成型；

d、對熱擠壓后得到的Al-aSi-bM合金進行多道次冷軋。

所述的鋁基合金母合金的表達式為Al-aSi-bM，其中a、b為以100份鋁基合金總重量 份數為基礎計，Si和M分別占有的重量份數，a為5-60，b為0.1-10，余量為Al。

步驟a中，所用的鋁和硅的原料純度在99.5％以上，若M為Nb、Fe、Cu、Zr、Ti、V、 Cr元素中的任意一種，Nb、Fe、Cu、Zr、Ti、V、Cr原料純度不低于99％，若M選取稀土 元素，則為混合稀土，主要合金元素Ce占混合稀土質量40％以上。以純鋁粉、硅的塊材、 M的塊材為原料，各元素按所需的質量百分比配成原料后，通過真空熔煉爐制得預制合金 Al-Si-M.。