[發明專利]一種鋁合金導線的制備及在線形變熱處理方法

無效

• 申請號: 201210489696.X
• 申請日: 2012-11-27
• 公開（公告）號: CN102925827A
• 公開（公告）日: 2013-02-13
• 發明（設計）人: 管仁國;鈔潤澤;趙彤;劉春明;趙紅亮
• 申請（專利權）人: 東北大學
• 主分類號: C22F1/04
• 分類號: C22F1/04;H01B13/00
• 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，特別是涉及一種鋁合金導線的制備及在線形變熱處理方法。

技術背景

隨著我國國民經濟的快速發展，作為國民經濟的保障，電力工業得到了快速的發展。我國地域寬廣，西部電力資源豐富，根據西電東送、南北互供、全國聯網的戰略部署，在電網的建設中對架空輸電導線的要求也越來越高，遠距離、大容量、大跨度的新型輸電線路的建設勢在必行。過去我國高壓架空輸電線路的導線，普遍采用鋼芯鋁合金絞線，但是，鋼芯鋁合金絞線生產工藝落后，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。隨著科學技術的發展，采用高性能鋁合金絞線代替鋼芯鋁合金絞線受到國際普遍關注?！?/p>

世界各國研究和應用鋁合金導線已有80多年的歷史，上世紀20年代，美國、瑞士和德國率先將鋁合金導線應用于高壓輸電線路，法國和日本在50年代也相繼應用。由于這種導線技術性能優越，運行效果良好，特別是在超高壓線路和大跨越線路上使用效果更好，因而受到世界各國高度重視。我國鋁合金導線的研制始于上世紀60年代初期，當時曾在部分地區進行批量試用，但由于初期產品制造工藝不良，疲勞振動性能不能滿足要求，試用期間發生斷股現象，引起用戶的疑慮，試用工作陷于停頓，致使這種導線在我國的研制、應用和推廣受到影響。與世界先進工業國家相比，鋁合金導線在我國的發展比較遲緩，應用的數量也比較少。后來，我國的一些研究單位和制造廠家在總結經驗的基礎上，對這種導線的熱處理制造工藝不斷進行改進，使鋁合金導線的質量大幅提高，但是各項技術性能指標仍不是非常理想。

發明內容

針對如上所述，本發明提出一種鋁合金導線的制備及在線形變熱處理方法，首先進行合金成分設計與合金熔煉，之后將熔煉后的合金液注入到連續流變擠壓機，擠壓出鋁合金導線，利用連續流變擠壓成形線材的余溫，采用在線固溶冷卻水箱對鋁合金導線進行在線固溶，并隨后利用連續ECAE裝置對導線進行進一步形變處理和動態時效，最后卷取獲得高性能鋁合金導線。

本發明采用以下技術方案：

一種鋁合金導線的制備方法，包括如下步驟：

第一步，純度大于99.7%的工業純鋁在加熱爐中加熱熔化后，在溫度為725～730℃時，向熔化的純鋁熔體中加入Al-Zr、Al-Ce中間合金，合金中各成分所占的質量分數為：Zr?0.05%～1.50%，Ce?0.01%～3.00%，余量為Al，雜質含量低于0.02%；加入中間合金后對熔體進行攪拌，當熔體溫度為725～730℃時保溫10～20min；

第二步，合金液溫度為725℃時向合金熔體中加入熔體質量分數1%的C₂Cl₆進行除渣除氣，熔體在725℃靜置20min后扒渣，并向熔化爐內通入氬氣精煉20min，氬氣的壓力為1.6～2.5MPa，流量為4.6～5.0L/min；

第三步，精煉后的合金熔體在725℃時導入到中間包保溫；

第四步，將精練后的合金熔體在670℃注入到連續流變擠壓機，制備出直徑為2～10mm的鋁合金導線。

一種鋁合金導線的在線形變熱處理方法，包括如下步驟：

第一步，將制備的鋁合金導線牽引到在線固溶冷卻水箱中，打開在線固溶冷卻水箱通水開關，使水箱中的冷卻水噴射到擠壓成形的鋁合金導線上，對鋁合金導線進行在線固溶處理，在線固溶溫度為400～550℃，冷卻水流量為15～20L/min，固溶冷卻水箱長度8m，走線速度為20～50m/min；

第二步，對固溶后的鋁合金導線進行1～4道次連續ECAE，利用連續ECAE變形熱進行動態時效，工作輥轉速為20～50m/min，時效溫度控制在150～190℃；

第三步，采用卷取機將時效后的導線進行卷取。

一種鋁合金導線的在線形變熱處理用的在線固溶冷卻水箱，其中，在線固溶冷卻水箱包括箱體和支架，在所述箱體上設有入水口、入口引導輪、出水口和出口引導輪，箱體內設有入水管，所述入水管上設有多個噴水管。

本發明的有益效果為：

1、針對在線形變熱處理強化，設計了一種新型合金成分，通過在線形變熱處理來提高鋁導線的性能，具有工藝簡便、成本低、容易產業化等優點；

2、本發明采用形變熱處理來提高導線性能，形變熱處理是將形變強化與熱處理強化相結合來提高導線性能的方法。連續ECAE是一種典型的大變形形變強化方法，將連續ECAE與動態時效結合可實現鋁合金導線加工過程的在線強化；