[發(fā)明專利]Al-Fe-Cu-RE鋁合金及其制備方法和電力電纜

無效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201210447234.1
• 申請(qǐng)日: 2012-11-09
• 公開（公告）號(hào): CN103103391A
• 公開（公告）日: 2013-05-15
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 林澤民
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 安徽欣意電纜有限公司
• 主分類號(hào): C22C21/00
• 分類號(hào): C22C21/00;C22F1/04;C21D8/06;H01B1/02;H01B9/00
• 代理公司: 北京集佳知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11227
• 代理人: 趙青朵;李玉秋

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及合金技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及Al-Fe-Cu-RE鋁合金及其制備方法和電力電纜。

背景技術(shù)

鋁合金是工業(yè)中應(yīng)用最廣泛的一類有色金屬結(jié)構(gòu)材料，在航空、航天、汽車、機(jī)械制造、船舶及化學(xué)工業(yè)中得到廣泛應(yīng)用。隨著科學(xué)技術(shù)以及工業(yè)經(jīng)濟(jì)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(yīng)用促進(jìn)了鋁合金在電力行業(yè)的發(fā)展，同時(shí)電力行業(yè)的發(fā)展又拓展了鋁合金的應(yīng)用領(lǐng)域。

電力電纜是用來輸送和分配電能的資源，其基本結(jié)構(gòu)由線芯、絕緣層、屏蔽層和保護(hù)層四部分組成。其中，線芯是電力電纜的導(dǎo)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(gòu)中不可缺少的組成部分；保護(hù)層是保護(hù)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(dǎo)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(guān)注，因此鋁合金作為電纜導(dǎo)體成為了研究的熱點(diǎn)。

鋁合金電力電纜替代銅纜逐漸成為一種趨勢(shì)，并得到了廣泛應(yīng)用。現(xiàn)有技術(shù)中的鋁合金導(dǎo)體材料，在電性能、耐腐蝕性能和機(jī)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(shù)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)明提供了一種Al-Fe-Cu-RE鋁合金，包括：

0.01~1.6wt%的Fe；

0.001~0.3wt%的Cu；

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0.05~0.20wt%的Cu。

本發(fā)明提供了一種Al-Fe-Cu-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，0.01~3.0wt%的RE，0.001~0.3wt%的Cu和余量的鋁；

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

c）將步驟b）得到的鋁合金桿材進(jìn)行間歇式退火處理；

d）將步驟c）得到的鋁合金桿材進(jìn)行時(shí)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(shí)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(jìn)行降溫，溫度降至150~200℃，保溫2~4h后冷卻。

優(yōu)選的，所述時(shí)效處理在電場(chǎng)強(qiáng)度為5~15KV/cm均勻電場(chǎng)中進(jìn)行。

優(yōu)選的，所述時(shí)效處理的溫度為250~320℃，所述時(shí)效處理的時(shí)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(hù)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-RE鋁合金，包括：0.01~1.6wt%的Fe，0.01~3.0wt%的RE，0.001~0.3wt%的Cu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(qiáng)合金的抗疲勞性能和高溫運(yùn)行的耐熱性能，且稀土化合物析出相還能提高屈服極限強(qiáng)度；銅與鋁形成θ相，而θ相具有固溶強(qiáng)化和彌散強(qiáng)化的作用，對(duì)于提高鋁合金的拉伸強(qiáng)度和屈服強(qiáng)度起到了較好的效果；稀土元素對(duì)氧、硫、氮和氫的親和力都很強(qiáng)，因而其脫氧、脫硫、去除氫氣和氮?dú)獾淖饔枚己軓?qiáng)，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(xì)化。本發(fā)明通過對(duì)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。