[發(fā)明專利]一種Al?Si?Fe?RE?B合金導(dǎo)體材料及制備方法

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• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201710666334.6
• 申請(qǐng)日: 2017-08-07
• 公開（公告）號(hào): CN107419141A
• 公開（公告）日: 2017-12-01
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 李紅英;趙菲
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 中南大學(xué)
• 主分類號(hào): C22C21/00
• 分類號(hào): C22C21/00;C22C21/02;C22C1/03;C22F1/04;C22F1/043;H01B1/02
• 代理公司: 北京品源專利代理有限公司11332
• 代理人: 鞏克棟

本發(fā)明公開了一種Al?Si?Fe?RE?B合金導(dǎo)體材料及其制備方法，屬于冶金材料領(lǐng)域。該鋁合金包括下述按質(zhì)量百分比的元素：Si：0.06～0.15wt％；Fe：0.05～0.10wt％；RE：0.10～0.30wt.％；B：0.05～0.15wt％，其中，F(xiàn)e與Si兩種元素的質(zhì)量比Fe/Si小于1。制備的鋁合金在鑄態(tài)下的楊氏模量大于等于71GPa，抗拉強(qiáng)度大于等于75MPa，在20℃的電導(dǎo)率大于61％IACS，主要用于制造電解槽用母線、整流站與電解槽間的連接母線、建筑母線、變電站母線、電線和電纜等。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種鋁合金導(dǎo)體材料，尤其涉及一種低成本且具有較高彈性模量和強(qiáng)度的Al-Si-Fe-RE-B合金導(dǎo)體材料及其制備方法，屬于冶金材料技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)

鋁母線是用鋁及其合金制成的截面積較大、能傳送較大電流的導(dǎo)電體。鋁電解用的陽極母線與軟母線及陽極導(dǎo)桿相連，除了傳導(dǎo)電流外，主要作用是支撐陽極導(dǎo)桿，要求有一定剛度和強(qiáng)度。構(gòu)件的剛度取決于材料的彈性模量和構(gòu)件尺寸，傳統(tǒng)陽極鋁母線采用工業(yè)純鋁，通過增大斷面積來保證其剛度，因此被稱為大母線，不僅增加了母線的用鋁量，而且提高了抬母線操作的難度。近年來，預(yù)焙陽極電解槽朝著大型化、高效化、節(jié)能化、智能化、環(huán)保型方向發(fā)展，電流強(qiáng)度已由70年代的100kA發(fā)展到了660KA，電解槽的長(zhǎng)度不斷增加，鋁母線的長(zhǎng)度也相應(yīng)增加，為了滿足抗彎折的要求，不得不進(jìn)一步提高母線的截面積。彈性模量取決于原子間結(jié)合力，主要受原子序數(shù)、鍵合方式、晶體結(jié)構(gòu)及密排方向、溫度及第二相的影響。同一周期的元素，E值隨原子序數(shù)增加而增大，但是，其中過渡族金屬的E值特別高，同一族的元素，E值隨原子序數(shù)增加而減小。通常，共價(jià)鍵和離子鍵結(jié)合力強(qiáng)，彈性模量較高，而金屬鍵的結(jié)合力較弱，彈性模量較低。合金元素大多降低有限固溶體合金的彈性模量，但若形成高熔點(diǎn)、高彈性模量的第二相質(zhì)點(diǎn)，則可提高彈性模量，復(fù)相合金中，二相系統(tǒng)的總模量介于高模量和低模量之間。隨著溫度升高，原子間距增大，原子間結(jié)合力減弱，彈性模量相應(yīng)降低。

現(xiàn)有技術(shù)中，CN105088035A公開了一種高導(dǎo)電中強(qiáng)度非熱處理型鋁合金導(dǎo)體材料，包括Mg0.10～0.20wt％、Cu0.20～0.30wt％、Fe0.15～0.30wt％、B0.05～0.10wt％，不可避免雜質(zhì)硅含量小于0.05％，雜質(zhì)鈦、釩、鉻、錳的含量總和小于0.01％，鋁為余量，其導(dǎo)電率達(dá)到59.2％IACS，抗拉強(qiáng)度大于240MPa，延伸率大于2.0％。CN105821253A公開了一種加鐵的輕質(zhì)高導(dǎo)耐熱鋁導(dǎo)線，其中B0.04～0.10wt.％，Zr0.10～0.15wt.％，F(xiàn)e0.10～0.20wt.％，La0.05～0.30wt.％，不可避免鈦、釩、鉻、錳的含量總和小于0.01wt.％，鋁為余量，其在20℃的電導(dǎo)率大于62％IACS，短時(shí)耐熱溫度為230℃，抗拉強(qiáng)度大于等于170MPa。這兩篇文獻(xiàn)中涉及了鋁導(dǎo)線的室溫電導(dǎo)率和抗拉強(qiáng)度，但是其為加工態(tài)或加工后再時(shí)效的性能，且并未涉及有關(guān)彈性模量方面指標(biāo)。

基于此，有待開發(fā)出一種鋁合金導(dǎo)體材料，具有較高的彈性模量、一定的強(qiáng)度和電導(dǎo)率，滿足特定應(yīng)用場(chǎng)合如電解鋁母線對(duì)合金性能的要求，同時(shí)還可用于建筑母線、變電站母線等。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的之一在于提供一種Al-Si-Fe-RE-B合金導(dǎo)體材料，相比工業(yè)純鋁，不僅具有較高的彈性模量，同時(shí)兼具較高的電導(dǎo)率和強(qiáng)度，滿足特定條件下的使用要求。

本發(fā)明一種Al-Si-Fe-RE-B合金導(dǎo)體材料，由下述按質(zhì)量百分比的元素組成：

Si：0.06～0.15wt％；

Fe：0.05～0.10wt％；

RE：0.10～0.30wt％；

B：0.05～0.15wt％；

其中，F(xiàn)e與Si兩種元素的質(zhì)量比Fe/Si小于1。