[發明專利]一種大載流耐熱鋁合金導線的制備方法

有效

• 申請號: 201611102720.4
• 申請日: 2016-12-05
• 公開（公告）號: CN106521250B
• 公開（公告）日: 2018-03-20
• 發明（設計）人: 吳玉程;張真;李萍;周士昂;黃新民;閆華;李亨
• 申請（專利權）人: 合肥工業大學
• 主分類號: C22C21/00
• 分類號: C22C21/00;C22C21/02;C22C1/03;H01B1/02;H01B5/02;H01B13/00
• 代理公司: 合肥市科融知識產權代理事務所(普通合伙)34126
• 代理人: 胡治中

技術領域

本發明屬于有色金屬加工技術領域，主要應用于架空絞線，電力電纜，汽車用導電合金，甚至在生活電器需要的高強高導鋁合金的應用領域。具體是一種鋁合金高強高導耐熱導線的制備方法。

背景技術

近些年來，隨著我國經濟持續快速的發展，電力行業作為國民經濟的保障發展十分迅速，逐漸形成“西電東送、南北互供、全國聯網”的戰略格局，遠距離、大容量輸電線路的新建與改造也勢在必行。架空輸電導線及其基礎設施作為輸送電路的載體，在輸電線路中占有十分重要的地位。然而我國目前現有架空輸電線路所使用的導線大部分仍舊是傳統的鋼芯鋁絞線，除了存在拉重比較低、弧垂性能差、耐腐蝕性能差等缺點外,還存在耐熱性能較差、載流量小的等非常明顯的劣勢。對于輸電線路而言，在同等水平的導電率條件下，輸送電流量越大，其運行溫度越高，因而除了導電性能外，輸電導線的耐熱性能決定著導線的輸送能力。目前使用較為廣泛的耐熱鋁合金導線,一般由Al-Zr系合金制備,然而由于Zr在鋁基體中的固溶度較小,其合金化程度難以提高,除了耐熱性能的提高幅度有限外，也限制了材料強度的提高,同時由于Zr元素在鋁里面的擴散速率較小,熔煉過程中容易聚集成較大的含Zr相,造成宏觀的偏析,這會對導線材料的后續的加工性能產生不利影響。

發明內容

針對現有技術的不足，本發明提供一種大載流耐熱鋁合金導線及其制備方法。

一種大載流耐熱鋁合金導線，由 0.05-0.1wt％Se,0.02-0.3wt％Ru,0.02-0.3wt％Zr,0.02-0.1wt％Sc,0.02-0.1wt％Ni ,0.05-0.1wt％Si,平衡余量為Al的元素成分組成,在室溫下其維氏硬度不小于 70HV,抗拉強度不小于200Mpa,伸長率不小于10％,20℃時導電率不小于58％IACS。在230℃下連續加熱1小時后,本鋁合金導線的強度殘存率不低于85％。

本鋁合金導線在通電工作狀態下，穩定輸電的耐熱值不低于165℃,采用 400/35結構的本導線產品的載流量不低于1700A。

一種大載流耐熱鋁合金導線的制備方法，按如下步驟進行：

步驟1：將工業用鋁與Al₂(SeO₃)₃粉末、金屬Ru塊、Al-Zr中間合金、Al-Sc 中間合金、Al-Si中間合金、金屬Ni粉，均勻混合后，裝入熔煉爐，加熱爐體使物料充分熔化并保溫，得到鋁合金熔體。隨后，將鋁合金熔體澆鑄成平板鑄錠。其中，每300Kg的工業用鋁添加：0.28-0.55kgAl₂(SeO₃)₃粉末、0.06-0.9kg金屬Ru塊、1.2-18kgAl-Zr中間合金、3-15kgAl-Sc中間合金、0.06-0.3kg金屬 Ni粉、0.75-1.5kgAl-Si中間合金。

步驟2：將步驟1所得平板鑄錠進行均勻化處理后自然冷卻，得到均勻化板材。

步驟3：將步驟2所得將均勻化板材，加熱到500-550℃，保溫30-35分鐘后，立即在二輥軋機進行三道次軋制，獲得10.0-15.0mm軋制板材。

步驟4：對步驟3所得軋制板材的表面進行攪拌摩擦加工處理，得到攪拌摩擦加工板材。

步驟5：將步驟4所得攪拌摩擦加工板材表面的摩擦加工區域切割下來，得到攪拌摩擦加工片。該攪拌摩擦加工片的厚度為3.0-3.5mm。

步驟6：將步驟5所得厚度為3.0-3.5mm的攪拌摩擦加工片，切割得到摩擦加工圓片。該摩擦加工圓片的直徑為150mm-160mm。

步驟7：獲取60塊以上由步驟6所得攪拌摩擦加工圓片，并清洗干凈，對齊后疊放成高度不小于180mm的圓柱體，得到片層柱錠。

步驟8：用夾具固定由步驟7所得片層柱錠，加熱到500-550℃后，保溫30-35 分鐘，取出后拆卸夾具，放入臥式擠壓機的擠壓筒內，擠壓后得到熱擠壓桿料。

步驟9：將步驟8所得熱擠壓桿料，在室溫下進行拉拔，得到冷拉拔線材。

步驟10：將步驟9所得冷拉拔線材放入低溫時效爐內，在100-250℃條件下保溫2-6小時，取出后置于空氣中自然冷卻，得到成品。

本發明的有益技術效果體現在以下方面：

本發明通過成分的優化設計,利用Se,Ru,Sc,Zr,Ni,Si等多元素復合微合金化方式,解決常規耐熱Al-Zr導線中固溶度較低,耐熱性能有限,強度較低的缺點, 同時進一步提高了材料的耐熱性能和強度。