[發(fā)明專利]一種Al-Er合金導(dǎo)線材料及其制備方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 200810239227.6
• 申請日: 2008-12-05
• 公開（公告）號: CN101418401A
• 公開（公告）日: 2009-04-29
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 黃暉;朱世旦;聶祚仁;左鐵鏞;李伯龍;文勝平;陳子勇;蘇學(xué)寬
• 申請（專利權(quán)）人: 北京工業(yè)大學(xué)
• 主分類號: C22C21/00
• 分類號: C22C21/00;B23P17/00;B22D11/00;B21C23/02;B21C1/02
• 代理公司: 北京思海天達(dá)知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司
• 代理人: 劉 萍

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于金屬合金技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)

遠(yuǎn)距離輸電要求導(dǎo)線既要有好的導(dǎo)電性，又要有一定的強(qiáng)度和好的耐熱性，同時自重要輕。鋁導(dǎo)線具備自重輕、導(dǎo)電性優(yōu)良的特點，但硬度不足。研究發(fā)現(xiàn)在鋁導(dǎo)線中加入的微量元素Zr，微量Zr有助于提高鋁合金的硬度，原因是Zr形成了一定尺寸范圍的Al₃Zr的析出物，當(dāng)Zr的金屬間化合物大小、形態(tài)、分布合理時，可以有效提高鋁合金的硬度。若Zr以中間相形式存在，而不是以固溶狀態(tài)存在時，對電導(dǎo)率影響較小。稀土元素Er與Zr有相似的特性，添加稀土Er的純鋁中，形成的金屬間化合物Al₃Er相與Al₃Zr結(jié)構(gòu)相同，屬Pm3m空間群(簡單立方)，晶格參數(shù)接近Al。研究發(fā)現(xiàn)Er元素的添加使純鋁的導(dǎo)電率幾乎沒有下降情況下，硬度有明顯的提高，優(yōu)于添加Zr元素。由此可推斷，Er有望成為改善全鋁合金導(dǎo)線性能的有效合金元素，Er在鋁合金導(dǎo)線中的這種作用至今尚未見任何報道。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的提供一種新型的鋁合金導(dǎo)線材料，其硬度、電阻率綜合性能好，易于冷熱加工的新材料。

本發(fā)明發(fā)現(xiàn)：以工業(yè)純鋁為基體，添加適量的Er元素，配合適當(dāng)?shù)墓に囍贫龋苽湫滦弯X合金導(dǎo)線材料。鋁具有優(yōu)良的導(dǎo)電性和較低的強(qiáng)度。Er在鋁基體中主要起到了彌散強(qiáng)化和固溶強(qiáng)化作用，Er能使鋁基體的硬度提高，對鋁的導(dǎo)電性有一定的削弱負(fù)面效應(yīng)，但由于沉淀第二相的本征特性和在鋁基體中的分布的特殊性，這部分Er對純鋁的導(dǎo)電性影響非常小。本發(fā)明尋找到了稀土元素Er作為微合金化元素加入全鋁合金導(dǎo)線中，可以在幾乎不降低電導(dǎo)率的前提下大幅提高導(dǎo)線的硬度。

本發(fā)明所提供的一種Al-Er合金導(dǎo)線材料，其特征在于，該鋁合金導(dǎo)線材料的化學(xué)成分為：

Er???????????0.01％～0.4％

Al???????????余量。

所述Al-Er合金導(dǎo)線材料的制備方法，其特征在于，包括以下步驟：采用純鋁錠及Al-Er中間合金為原料，熔煉溫度750℃，經(jīng)攪拌、C₆Cl₆除氣精煉，用連鑄機(jī)連續(xù)澆鑄，連續(xù)澆鑄成Φ100mm的鋁合金鑄錠，由擠壓機(jī)在420℃熱擠壓制成Φ10mm的鋁合金桿，在420℃進(jìn)行50小時退火處理，然后在拉線機(jī)上，經(jīng)過7—9道次的拉制，制備成Φ4mm的Al-Er合金導(dǎo)線材料。

本發(fā)明分別加入了0.01％、0.1％、0.2％和0.4％的稀土Er，純鋁的導(dǎo)電率分別下降0.03％、0.28％、0.82％和1.19％的前提下，提高了純鋁的硬度。該合金性能的改善主要是由于Er與Al基體形成了共格或半共格的Al₃Er細(xì)小顆粒。Al₃Er是一種金屬間化合物，穩(wěn)定性較高，較高溫度仍不分解，分布狀態(tài)不會改變，且硬度較高，增加合金的硬度。

附圖說明：

圖1：不同元素及含量對純鋁的導(dǎo)阻率的影響。

圖2：不同元素及含量對純鋁的硬度的影響。

具體實施方式：

實例1：采用純鋁錠為原料，熔煉溫度750℃，經(jīng)攪拌、C₆Cl₆除氣精煉，用連鑄機(jī)連續(xù)澆鑄，連續(xù)澆鑄成Φ100mm的鋁合金鑄錠，由擠壓機(jī)在420℃熱擠壓制成Φ10mm的鋁合金桿，在420℃進(jìn)行50小時退火處理，然后在拉線機(jī)上，經(jīng)過多道次的拉制，制備成Φ4mm純鋁導(dǎo)線，對其進(jìn)行硬度及電阻率測試，結(jié)果如表1中A合金所示。

實例2：采用純鋁錠及Al-Er中間合金為原料，熔煉溫度750℃，經(jīng)攪拌、C₆Cl₆除氣精煉，用連鑄機(jī)連續(xù)澆鑄，連續(xù)澆鑄成Φ100mm的鋁合金鑄錠，由擠壓機(jī)在420℃熱擠壓制成Φ10mm的鋁合金桿，在420℃進(jìn)行50小時退火處理，然后在拉線機(jī)上，經(jīng)過多道次的拉制，制備成Φ4mm的Al-0.01Er合金導(dǎo)線，對其進(jìn)行硬度及電阻率測試，結(jié)果如表1中B合金所示。

實例3：采用純鋁錠及Al-Er中間合金為原料，熔煉溫度750℃，經(jīng)攪拌、C₆Cl₆除氣精煉，用連鑄機(jī)連續(xù)澆鑄，連續(xù)澆鑄成Φ100mm的鋁合金鑄錠，由擠壓機(jī)在420℃熱擠壓制成Φ10mm的鋁合金桿，在420℃進(jìn)行50小時退火處理，然后在拉線機(jī)上，經(jīng)過多道次的拉制，制備成Φ4mm的Al-0.1Er合金導(dǎo)線，對其進(jìn)行硬度及電阻率測試，結(jié)果如表1中C合金所示。