[發明專利]一種納米碳合金材料及基于該材料制備的電力金具

有效

• 申請號: 201711293048.6
• 申請日: 2017-12-08
• 公開（公告）號: CN107881374B
• 公開（公告）日: 2019-07-30
• 發明（設計）人: 蔡煒;王利民;何衛;盧才璇;夏兆輝;韓怡秋;姚建生;詹耿;湯超;姚輝;朱小強
• 申請（專利權）人: 國家電網公司;南瑞集團有限公司;國網電力科學研究院武漢南瑞有限責任公司;武漢南瑞電力工程技術裝備有限公司;貴州晟展峰新材料科技有限公司;江蘇天南電力器材有限公司
• 主分類號: C22C21/00
• 分類號: C22C21/00;C22C26/00;C22C1/03;C22C1/10;C22F1/04;B23P15/00
• 代理公司: 湖北武漢永嘉專利代理有限公司 42102
• 代理人: 官群

本發明涉及一種納米碳合金材料及基于該材料制備的電力金具，所述納米碳合金材料成分及質量百分比為：Si 0.5～1.0％，Mg 0.2～0.8％，碳納米管0.5～2.5％，Cu 0.15～0.4％，Fe 0.2～0.7％，Cr 0.1～0.3％，余量為Al，控制微量元素含量Mn<0.1％，Zn<0.1％，Ti<0.1％。本發明提供的納米碳合金材料在生產工藝、產品性能、節能環保等方面具有很大優勢，可替代傳統鐵制金具進行廣泛使用，且比常規鋁合金強度更高，更能滿足線路安全穩定性能需求，采用納米碳合金制備電力金具，可以減小金具尺寸和減輕重量，降低電力金具制造成本，促進電力金具產品技術升級。

技術領域

本發明涉及納米材料技術領域，具體涉及一種納米碳合金材料及基于該材料制備的電力金具。

背景技術

電力金具在輸變電工程中起到連接和組合電力系統中各類裝置、傳遞機械、電氣負荷等重要作用。傳統電力金具一般由鋁材料或鐵材料制備，鋁制電力金具強度較低，為滿足使用要求需增加尺寸，導致其制造成本較高；鐵質電力金具雖具有強度高、成本低的優勢，但由于鐵制電力金具質量較大、不節能，在輸配電線路中應用起來有很大的局限性。目前在輸配電線路中，仍有大量的電力金具采KTH330-08可鍛鑄鐵材料來制備，如碗頭掛板、NX型楔形線夾、NLD螺栓型耐張線夾等。可鍛鑄鐵的抗拉強度為330MPa，延伸率為8％。這類金具外觀粗大笨重，安裝運輸不方便，已不能適應電網現代化建設的需要，因此需要研發一種輕質、抗拉強度高、延伸率良好的電力金具用材料。

發明內容

本發明所要解決的技術問題是針對現有技術中存在的上述不足，提供一種輕質、抗拉強度高、延伸率良好的納米碳合金材料以及基于該合金材料制備的電力金具。

為解決上述技術問題，本發明提供的技術方案是：

提供一種納米碳合金材料，其成分及質量百分比為：Si 0.5～1.0％，Mg0.2～0.8％，碳納米管0.5～2.5％，Cu 0.15～0.4％，Fe 0.2～0.7％，Cr 0.1～0.3％，余量為Al，控制微量元素含量Mn<0.1％，Zn<0.1％，Ti<0.1％。

本發明還提供上述納米碳合金材料的制備方法，其步驟如下：

1)配料：以Al-Si中間合金、Al-Cu中間合金、Al-Fe中間合金、Al-Cr中間合金、純Mg塊、碳納米管、鋁錠為原料，按元素比例配料備用；

2)制備納米碳合金材料：將鋁錠置于中頻感應爐中，加熱至熔化后添加中間合金并攪拌均勻，然后用鐘罩將純Mg塊壓入鋁液底部充分熔化，再添加碳納米管，隨后充分攪拌，再用結晶器澆鑄得到納米碳合金材料。

按上述方案，步驟2)結晶器澆鑄過程設置結晶器臺面溫度為660～740℃。

本發明還包括根據上述納米碳合金材料制備得到的電力金具，如NW型、NWS型碗頭掛板。

上述電力金具的制備方法包括以下步驟：

1)將納米碳合金材料進行熱擠壓，擠壓溫度400～480℃，得到棒材；

2)將步驟1)所得棒材加熱至380～450℃后進行鍛壓、切邊、機加工，隨后熱處理，最后進行表面拋丸處理得到電力金具。

按上述方案，步驟2)所述熱處理工藝條件為：加熱至480～560℃固溶1～8h，水淬，隨后于160～220℃保溫8～20h并空冷。