[發(fā)明專利]Al-Cu鋁合金、其制備方法以及鋁合金電纜

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 201310738022.3
• 申請日: 2013-12-27
• 公開（公告）號: CN103667829A
• 公開（公告）日: 2014-03-26
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 林澤民
• 申請（專利權(quán)）人: 安徽欣意電纜有限公司
• 主分類號: C22C21/12
• 分類號: C22C21/12;C22C1/02;C22F1/057;H01B1/02
• 代理公司: 北京集佳知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11227
• 代理人: 趙青朵

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及合金技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種Al-Cu鋁合金、其制備方法以及鋁合金電纜。

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，其在航空、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，因此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)展又拓寬了鋁合金的應(yīng)用領(lǐng)域。

電力行業(yè)的基礎(chǔ)元件-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)。

鋁合金電纜替代銅纜逐漸成為一種趨勢，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，但是在抗疲勞和高溫蠕變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，鋁合金電纜綜合性能仍較差。

針對鋁合金用于電力電纜的缺陷，研究者開始致力于提高鋁合金在用于電力電纜的研究。例如：公開號為CN101525709A、CN101914708、CN102222546A的中國專利公開的鋁合金，雖然鋁合金的延展性能得到了改善，但是抗疲勞性能沒有得到改善，且雖然也提到了抗蠕變性能得到了提高，但是改善的具體指標(biāo)沒有明確；又如公開號為CN102360624的中國專利公開的鋁合金，雖然抗蠕變性得到了顯著改善，但在延展性和抗疲勞性能沒有很好的體現(xiàn)出改善的效果，因而鋁合金的綜合性能依然存在不足；再如公開號為CN102119233A的日本專利文獻(xiàn)公開的鋁合金，在強(qiáng)度和延展性方面得到了提高，且具有較好的彈性極限應(yīng)力和耐沖擊性能，但是抗疲勞性能和抗蠕變性能沒有得到提高。

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力學(xué)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，本申請?zhí)峁┝艘环NAl-Cu鋁合金，包括：

0.1wt%～0.7wt%的Cu；

余量的鋁。

優(yōu)選的，所述鋁合金中Cu的含量為0.3wt%～0.6wt%。

優(yōu)選的，所述鋁合金的抗拉強(qiáng)度大于等于200MPa；導(dǎo)電率大于等于60%IACS；平均蠕變速度小于等于5×10^-2%/h；疲勞彎折次數(shù)大于等于14。

優(yōu)選的，所述鋁合金的斷裂伸長率大于等于20%，導(dǎo)電率大于等于61%IACS；平均蠕變速度小于等于8×10^-2%/h；疲勞彎折次數(shù)大于等于30。

本申請還提供了所述鋁合金的制備方法，包括以下步驟：

a）鑄造如下成分的鋁合金鑄錠：0.1～0.7wt%的Cu和余量的鋁；

b）將所述鋁合金鑄錠依次進(jìn)行固溶處理與時(shí)效處理，將時(shí)效處理后的鋁合金鑄錠進(jìn)行軋制，得到鋁合金。

優(yōu)選的，步驟b）之后還包括：

將所述鋁合金進(jìn)行軟化處理。

優(yōu)選的，所述固溶處理的溫度為480℃～600℃，時(shí)間為40min～60min；所述時(shí)效處理的溫度為350℃～450℃，時(shí)間為1h～3h。

優(yōu)選的，所述軟化處理的溫度為大于等于150℃，時(shí)間為3h～6h。

本申請還提供了一種鋁合金電纜，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。

優(yōu)選的，所述鋁合金電纜在90℃長期運(yùn)行的載流量為銅電纜的70%～80%。

本申請?zhí)峁┝艘环NAl-Cu鋁合金，包括：0.1wt%～0.7wt%的Cu與余量的鋁。本發(fā)明以鋁為基，添加了微量的銅，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，使鋁合金具有高溫抗疲勞性能和高溫抗蠕變性能，并且能夠提高鋁合金的機(jī)械強(qiáng)度。本申請通過添加銅并控制其含量，有利于鋁合金綜合性能的提高。

具體實(shí)施方式

為了進(jìn)一步理解本發(fā)明，下面結(jié)合實(shí)施例對本發(fā)明優(yōu)選實(shí)施方案進(jìn)行描述，但是應(yīng)當(dāng)理解，這些描述只是為進(jìn)一步說明本發(fā)明的特征和優(yōu)點(diǎn)，而不是對本發(fā)明權(quán)利要求的限制。