[發明專利]一種制備高強鋁合金導線的連續半固態擠壓成形方法

無效

• 申請號: 201210357149.6
• 申請日: 2012-09-24
• 公開（公告）號: CN102856009A
• 公開（公告）日: 2013-01-02
• 發明（設計）人: 管仁國;左良;趙占勇;鈔潤澤;趙紅亮;胡芳友
• 申請（專利權）人: 東北大學
• 主分類號: H01B13/00
• 分類號: H01B13/00;H01B1/02
• 代理公司: 鄭州紅元帥專利代理事務所(普通合伙) 41117
• 代理人: 王瑞麗

技術領域

本發明屬于有色金屬加工技術領域，特別是涉及一種制備高強鋁合金導線的連續半固態擠壓成形方法。

背景技術

電力在國民經濟中處于基礎和戰略地位。我國是電力大國，但是電力裝備制造業與之很不相稱。架空輸電導線作為輸送電力的載體，在輸電線路中占有極為重要的地位。隨著國民經濟的快速發展，對電力的需求大幅度攀升，特別是西部大開發的戰略實施和國家電力發展的戰略調整，三峽輸電工程線路的不斷延伸，西電東送、南北互通、全國聯網、新線路輸電容量不斷增大、老線路增容改造使鋁導線需求量大幅度增加，潛在市場巨大，高強鋁導線擁有更廣闊的市場。架空輸電導線要求具有良好的電導率，并具有較高的強度以支持自重、風載荷和冰載荷等。我國多高山峽谷，在大跨距高壓架空輸電線路上，使用最多的是鋼芯鋁合金絞線，這種導線生產工藝落后，導線耐熱性能、抗腐蝕能力相對較差，線路的輸電容量受到一定限制。隨著經濟技術的快速發展，采用高強耐熱鋁合金絞線代替鋼芯鋁合金絞線受到國際普遍關注。目前國內高強鋁合金絞線的生產和應用還處于起步階段，高強鋁合金導線材料仍需進口，因此開發低成本的高強鋁合金導線新材料及其制備技術對電力行業乃至國民經濟的發展具有重要意義。

目前，西歐、北歐、北美、日本等國家廣泛采用全鋁合金絞線，法國高達80%以上。國外在全鋁合金導線生產上實現了標準化，如美國材料試驗標準ASTM(ASTM399-81,?53%?IACS，Rm295～304MPa)、英國標準BS(BS3242-1970，53%IACS，Rm295?MPa)、德國標準DIN(DIN48201-6，55%IACS，Rm279?MPa)、法國標準NF(NFC34-125，53%IACS，Rm330?MPa)，以及國際電工委員會標準IEC等。國內生產工藝與國外相比還存在較大差距，全鋁合金導線應用比例不足全部架空導線的5%。目前國產鋁合金導線性能不理想，存在以下問題需要解決：①鋁合金導線的力學性能與導電性能往往不能很好的兼顧。Al-Mg-Si合金導線強度較高（300MPa），但是導電率較低（52.5-55.0%IACS），而Al-Zr合金導線等效導電率高（可達60%IACS），但其強度較低（225-245MPa）。②生產工藝比較單一：鋁合金的熔煉與凈化——鋁合金桿連鑄連軋——鋁合金桿固溶處理——淬火——鋁合金線材拉伸——絞線成電纜。③高強耐熱Al-Zr導線研究仍不成熟，要求強度和導電性能分別達到295MPa和60%IACS以上，是鋁導線開發的重要方向。

發明內容

針對如上問題，本發明開發了一種制備高強鋁合金導線的連續半固態擠壓成形方法，具有短流程、節能環保、加工效率高、產品質量優良、容易產業化等優點。

本發明采用以下技術方案：

一種制備高強鋁合金導線的連續半固態擠壓成形方法，其特征在于：包括如下步驟：

第一步，制備及熔煉Al-Zr-Sc-Er合金，將純度大于99.9%的純鋁在加熱爐中加熱熔化后，在溫度為680～720℃時，向熔化的純鋁熔體中加入Al-Zr、Al-Sc、Al-Er中間合金，并進行攪拌，熔體溫度為680～720℃時保溫10～20min；

第二步，合金液溫度為700℃時向合金熔體中加入除渣劑，進行除渣除氣，熔體在700℃靜置20min后扒渣，并向熔化爐內通入氬氣精煉30min，其壓力為1～1.515MPa，流量為1～4L/min；

第三步，精煉后的合金熔體在700℃時導入到中間包保溫；

第四步，將中間包中的合金液在670～700℃時注入到振動的冷卻傾斜板上，設定傾斜板的傾斜角度為20°，傾斜板長度為650mm，振動頻率為150～200Hz，傾斜板冷卻系統冷卻水流量為1～10L/min，合金液通過振動的冷卻傾斜板后形成半固態金屬漿料；

第五步，將制備的半固態金屬漿料注入到連續半固態擠壓機，制備出直徑為2～15mm的高強鋁合金導線，制備鋁合金導線時半固態連續擠壓機擠壓輥轉速為20～50m/min，擠壓輥中冷卻水流量為50～60L/min。

作為優選，所述Al-Zr-Sc-Er合金中各成分的質量分數為：Zr?0.01%～2.00%，Sc?0.01%～3.00%，Er?0.01%～3.00%，余量為Al，雜質含量低于0.03%。

作為優選，所述步驟二中加入的除渣劑為占熔體質量分數1%的C₂Cl₆。