[發明專利]一種用于制造輸電線路架空導線的高韌性高導電率的耐熱鋁合金材料

有效

• 申請號: 201410178118.3
• 申請日: 2014-04-30
• 公開（公告）號: CN103952600B
• 公開（公告）日: 2016-11-30
• 發明（設計）人: 韓鈺;陳新;祝志祥;陳保安
• 申請（專利權）人: 國家電網公司;國網智能電網研究院;國網河南省電力公司
• 主分類號: C22C21/00
• 分類號: C22C21/00;C22C1/03;C22C1/06;C22F1/04;H01B1/02
• 代理公司: 北京安博達知識產權代理有限公司 11271
• 代理人: 徐國文

【技術領域】

本發明涉及一種電力行業輸電線路架空導線，具體講涉及一種用于制造輸電線路架空導線的高韌性高導電率的耐熱鋁合金材料。

【背景技術】

上世紀20年代，已將鋁合金導線應用于高壓輸電線路，從20世紀50年代開始，鋁合金導線已被廣泛采用，一些地方輸電線路50％以上采用鋁合金導線，有的地方高達80％以上。由于鋁合金導線的技術性能優越，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，因而逐漸被世界各國廣泛采用。

由于覆冰、一定風速等均會使架空導線發生振動、甚至舞動，由此產生的可能的微動磨損行為將對鋁合金材料造成損傷。在制備過程及服役條件下的鋁合金不可避免地會存在著小裂紋或者是類似的各種缺陷，這就要求鋁合金不但要有較高的能夠抵抗材料變形的強度，也要有較好的韌性能夠抵抗微小裂紋的擴展，所以鋁合金強度的高低和韌性的好壞決定了使用壽命的長短。耐熱鋁合金導線在服役過程中容易受到自然界各種外力的影響，因此要求提高耐熱鋁合金導線的耐熱性使其在工作條件下具有較高的強度和較好的韌性，以提高抵抗變形和阻止微小裂紋擴展的能力，降低導線的弧垂和延長使用壽命。

基于以上研究及應用背景，亟需研發高韌性高導電耐熱鋁合金導線以適應電力行業發展需要，本發明采用微合金化，控制多種合金元素含量，并采用Be改性，制造具有導電率為61％IACS的耐熱鋁合金單絲，通過以堿土金屬代替部分稀土來降低成本，為制備高韌性高導電耐熱鋁合金導線提供原料基礎，使耐熱鋁合金導線達到提高輸送容量、降低輸電線路損耗及抗自然災害能力的目的，從而滿足大容量、長距離輸電線路及城市擴容改造的建設需求。

【發明內容】

電力行業中應用于輸電線路架空導線對線路安全、節能降耗、節約走廊、性價比提出了更高的要求，本發明針對上述需求，提供了一種應用于輸電線路架空導線中的高韌性高導電率耐熱鋁合金材料，實現了延伸率及導電率提高的前提下不降低其耐熱特性技術突破。主要采用控制多元合金含量，生產出具有61％IACS(20℃)導電率，耐熱溫度≥150℃，延伸率≥3.0％的耐熱鋁合金材料。

為實現上述目的的，本發明采用以下技術措施：

本發明提供了一種高韌性高導電率的耐熱鋁合金材料，包括鋯0.03～0.2％，鈹：0.001～0.1％，硼：0.01～0.25％，余為鋁的含量和不可避免的微量雜質。

本發明提供的高韌性高導電率耐熱鋁合金材料，其中，鋁合金材料包括鋯0.05～0.2％，鈹：0.002～0.1％，硼：0.02～0.25％，余為鋁的含量和不可避免的微量雜質組成。

本發明提供的高韌性高導電率耐熱鋁合金材料，其中，鋁合金材料含有釔：001～0.15％。

本發明提供的高韌性高導電率耐熱鋁合金材料，其中，鋁合金材料由鋯0.09～0.2％，鈹：0.005～0.1％，釔：0.01～0.15％，硼：0.04～0.25％，余為鋁的含量和不可避免的微量雜質組成。

本發明還提供了一種制備高韌性高導電率耐熱鋁合金材料方法，包括下述步驟：

1)將除Be和Zr外的其余元素加入熔化的純鋁錠中后加熱至650℃～740℃時加入Be和Zr；

2)對步驟1)得到的鋁液進行除氫、除渣、精煉，在720～740℃下，攪拌35～40分鐘；

3)將步驟2)得到的鋁液進行澆鑄、擠壓后進行拉絲，得到鋁合金單絲。

其中步驟1)中Be和Zr為中間合金體Be-Al和Zr-Al；步驟1)中在670℃～700℃時加入Be-Al中間合金后在740℃加入Zr-Al中間合金。

本發明提供的鋁合金材料的導電率≥61％IACS(20℃)，耐熱溫度≥150℃(230℃條件下保溫1小時剩余強度>90％)，延伸率≥3％。

本發明提供的的高韌性高導電率耐熱鋁合金材料用于制造輸電線路架空導線領域中。

本發明中采用的各合金元素的作用及機理如下：