[發(fā)明專利]Al-Fe-Cu-Mg-RE鋁合金及其制備方法和電力電纜

無效

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• 申請日: 2012-11-09
• 公開（公告）號: CN103103383A
• 公開（公告）日: 2013-05-15
• 發(fā)明（設計）人: 林澤民
• 申請（專利權）人: 安徽欣意電纜有限公司
• 主分類號: C22C21/00
• 分類號: C22C21/00;C22C21/06;C22C21/16;C22F1/04;C22F1/047;C22F1/057;H01B1/02;H01B9/02;H01B13/00
• 代理公司: 北京集佳知識產(chǎn)權代理有限公司 11227
• 代理人: 趙青朵;李玉秋

技術領域

本發(fā)明涉及合金技術領域，尤其涉及用于電力電纜的鋁合金及其制備方法和電力電纜。

背景技術

鋁合金是工業(yè)中應用最廣泛的一類有色金屬結(jié)構材料，在航空、航天、汽車、機械制造、船舶及化學工業(yè)中得到廣泛應用。隨著科學技術以及工業(yè)經(jīng)濟的飛速發(fā)展，鋁合金的需求日益增多，則鋁合金的研究也隨之深入。鋁合金的廣泛應用促進了鋁合金在電力行業(yè)的發(fā)展，同時電力行業(yè)的發(fā)展又拓展了鋁合金的應用領域。

電力電纜是用來輸送和分配電能的資源，其基本結(jié)構由線芯、絕緣層、屏蔽層和保護層四部分組成。其中，線芯是電力電纜的導電部分，用來輸送電能，其是電力電纜的主要部分；絕緣層將線芯與大地以及不同相的線芯間在電氣間彼此隔離，保證電能輸送，其是電力電纜結(jié)構中不可缺少的組成部分；保護層是保護電力電纜免受外界雜質(zhì)和水分的侵入，以及防止外力直接損壞電力電纜。由于銅具有良好的導電性，銅廣泛用于電力電纜的線芯。但是隨著銅資源的日益匱乏，而鋁的含量很豐富，以鋁代替銅受到了研究者的關注，因此鋁合金作為電纜導體成為了研究的熱點。

鋁合金電力電纜替代銅纜逐漸成為一種趨勢，并得到了廣泛應用。現(xiàn)有技術中的鋁合金導體材料，在電性能、耐腐蝕性能和機械性能等方面較為優(yōu)異，但是在抗疲勞性能方面還是比較差，從而容易出現(xiàn)質(zhì)量問題，影響鋁合金材料的使用壽命或帶來安全隱患，因此，鋁合金電力電纜綜合性能仍較差。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明解決的技術問題在于提供一種綜合性能較好的用于電力電纜的鋁合金及其制備方法。

有鑒于此，本發(fā)明提供了Al-Fe-Cu-Mg-RE鋁合金，包括：

0.01~1.6wt%的Fe；

0.001~0.3wt%的Cu；

0.001~0.3wt%的Mg；

0.01~3.0wt%的RE；

余量的鋁。

優(yōu)選的，包括0.25~0.6wt%的Fe。

優(yōu)選的，包括0.1~0.6wt%的RE。

優(yōu)選的，包括0.01~0.20wt%的Mg。

本發(fā)明提供了一種Al-Fe-Cu-Mg-RE鋁合金的制備方法，包括以下步驟：

a）鑄造如下成分的鋁合金鑄錠：0.01~1.6wt%的Fe，0.001~0.3wt%的Cu，0.001~0.3wt%的Mg，0.01~3.0wt%的RE和余量的鋁；

b）將所述鋁合金鑄錠進行均勻化處理，將均勻化處理后的鋁合金鑄錠進行軋制，得到鋁合金桿材；

c）將步驟b）得到的鋁合金桿材進行間歇式退火處理；

d）將步驟c）得到的鋁合金桿材進行時效處理，得到鋁合金。

優(yōu)選的，所述均勻化處理的溫度為450~550℃，所述均勻化處理的時間為6~16h，所述均勻化處理的升溫速度為3~8℃/min。

優(yōu)選的，所述步驟c）具體為：

將步驟b）得到的鋁合金桿材加熱至280~350℃，保溫2~8h后進行降溫，溫度降至150~200℃，保溫2~4h后冷卻。

優(yōu)選的，所述時效處理在電場強度為5~15KV/cm均勻電場中進行。

優(yōu)選的，所述時效處理的溫度為250~320℃，所述時效處理的時間為4~20h。

本發(fā)明還提供了一種電力電纜，包括線芯、絕緣層、屏蔽層和保護層，所述線芯為上述方案所述的鋁合金或上述方案所制備的鋁合金。

本發(fā)明提供了一種Al-Fe-Cu-Mg-RE鋁合金，包括：0.01~1.6wt%的Fe，0.001~0.3wt%的Cu，0.001~0.3wt%的Mg，0.01~3.0wt%的RE和余量的鋁。本發(fā)明以鋁為基，添加了微量的鐵，鋁能與鐵形成Al₃Fe，析出的Al₃Fe彌散粒子抑制了合金的蠕變變形，部分Fe還與RE形成AlFeRE化合物析出，析出相AlFeRE能增強合金的抗疲勞性能和高溫運行的耐熱性能，且稀土化合物析出相還能提高屈服極限強度；添加的銅元素與鋁形成θ相，而θ相具有固溶強化和彌散強化的作用，對于提高鋁合金的拉伸強度和屈服強度起到了較好的效果；本發(fā)明還添加了原子半徑比較大的鎂元素，鎂能夠引起晶格畸變，能夠起到固溶硬化的作用，同時鎂還能提高鋁合金的耐腐蝕性和耐熱性能；稀土元素對氧、硫、氮和氫的親和力都很強，因而其脫氧、脫硫、去除氫氣和氮氣的作用都很強，稀土為表面活性元素，可集中分布在晶界面上，降低相與相之間的拉力，從而使晶粒細化，通過對合金元素的選擇和含量的控制，有利于鋁合金綜合性能的提高。