[發(fā)明專利]一種高鋯鋁合金線坯制備方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202011349063.X
• 申請(qǐng)日: 2020-11-26
• 公開（公告）號(hào): CN112453333B
• 公開（公告）日: 2022-03-15
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 尹建成;宋丹;羅玉偉;劉英莉;張子潭;李彥飛;鐘毅
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 昆明理工大學(xué)
• 主分類號(hào): B22D11/06
• 分類號(hào): B22D11/06
• 代理公司: 昆明隆合知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 53220
• 代理人: 龍燕

本發(fā)明公開一種高鋯鋁合金線坯的制備方法，屬于材料制備領(lǐng)域。本發(fā)明所述方法：在匯聚型惰性氣流約束下，熔液流入擠壓輪槽，并在擠壓輪槽內(nèi)向兩側(cè)流動(dòng)；輪槽內(nèi)的熔液在輪槽上方氣孔噴出的惰性氣體的作用下，沿輪槽鋪展開來，熔液表面快速凝固；呈半固態(tài)的合金坯料隨輪槽向模腔運(yùn)動(dòng)，在堵頭處受阻后開始在輪槽內(nèi)堆積，當(dāng)坯料充滿堵頭前的擠壓型腔時(shí)，剩余液相與液氮冷卻的模腔接觸，快速凝固為固相；固態(tài)坯料在擠壓輪槽側(cè)邊摩擦力的推動(dòng)下，轉(zhuǎn)入進(jìn)料孔，并從模具中擠出形成合金桿。本發(fā)明可實(shí)現(xiàn)高鋯鋁合金線坯的連續(xù)制備，產(chǎn)品性能好，工藝流程短，生產(chǎn)效率高，且模腔模具使用壽命長(zhǎng)。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種高鋯鋁合金線坯制備方法，屬于材料制備領(lǐng)域。

背景技術(shù)

耐熱鋁合金導(dǎo)線的允許使用溫度(150℃)明顯高于普通硬鋁線(90℃)，在不改變鐵塔高度和線路走廊的情況下，僅用耐熱導(dǎo)線替換普通硬鋁線，便可使線路容量增加60％以上，經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益十分顯著。

Al-Zr合金很適合用于制備耐熱鋁合金導(dǎo)線，其主要優(yōu)點(diǎn)如下：(1)合金中細(xì)小彌散的Al₃Zr(L1₂)相可釘扎位錯(cuò)以提高合金強(qiáng)度，同時(shí)可阻止亞晶界的遷移與合并以提高合金的再結(jié)晶溫度；(2)Al₃Zr(L1₂)相與基體間具有良好的共格關(guān)系(失配率僅為0.8％)，可減小界面能、降低第二相粗化的驅(qū)動(dòng)力，使其具有高溫穩(wěn)定性；(3)平衡狀態(tài)下，Zr在Al基體中的固溶度極低，如400℃時(shí)，其固溶度僅為0.0005at.％，這不僅有利于進(jìn)行熱處理強(qiáng)化，而且有助于延緩彌散相的粗化，同時(shí)對(duì)合金導(dǎo)電率的提升也十分有益；(4)Zr在Al基體中的擴(kuò)散速率很低，如400℃時(shí)，其擴(kuò)散系數(shù)僅為1.2×10^-20m²/s，有利于抑制彌散相的粗化，使其在高溫下仍可有效阻礙位錯(cuò)運(yùn)動(dòng)；(5)價(jià)格低廉，利于工業(yè)化應(yīng)用。因此，自上世紀(jì)五十年代以來，該系列合金已引起眾多研究者的關(guān)注。

Al-Zr合金的主要問題在于平衡凝固時(shí)可固溶于鋁基體中的Zr元素含量較低，由Al-Zr二元合金相圖可知，Zr在α-Al中的最大固溶度僅為0.28wt.％，在采用常規(guī)鑄造、連鑄連軋、連續(xù)鑄擠等技術(shù)制備合金時(shí)，Zr的添加量會(huì)受到限制，這制約了合金強(qiáng)度水平的進(jìn)一步提升；因此，為研發(fā)強(qiáng)度更高的耐熱鋁導(dǎo)線，急需探索高鋯鋁合金線坯的制備新技術(shù)。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于提供一種高鋯鋁合金線坯的制備方法，具體包括以下步驟：

(1)將高鋯鋁合金熔液在感應(yīng)爐1內(nèi)熔煉后倒入中間包2，惰性氣體噴射裝置4噴射出匯聚型惰性氣體，匯聚型惰性氣體流約束熔液從中間包2下方的導(dǎo)流管3流入擠壓輪槽6，并在擠壓輪槽6內(nèi)向兩側(cè)流動(dòng)。

(2)擠壓輪槽6內(nèi)的熔液在擠壓輪槽6在惰性氣體噴射裝置4噴出的惰性氣體的作用下，沿?cái)D壓輪槽6鋪展開來，在上有惰性氣體的對(duì)流傳熱，下有擠壓輪槽的傳導(dǎo)傳熱，在雙重傳熱作用下熔液表面開始快速凝固。

(3)呈半固態(tài)的合金坯料隨擠壓輪槽6向模腔7運(yùn)動(dòng)，在堵頭處受阻后開始在擠壓輪槽6內(nèi)堆積，當(dāng)坯料充滿堵頭前的擠壓型腔時(shí)，剩余液相與液氮冷卻的模腔7接觸，快速凝固為固相；固態(tài)坯料在擠壓輪槽6側(cè)邊摩擦力的推動(dòng)下，轉(zhuǎn)入進(jìn)料孔，并從模具8中擠出形成高鋯鋁合金桿；高鋯鋁合金桿經(jīng)人工時(shí)效后得到高鋯鋁合金線坯。

優(yōu)選的，本發(fā)明步驟1中所述感應(yīng)熔煉爐1位于中間包2的斜上方，便于合金熔液的傾倒轉(zhuǎn)移；中間包2下的導(dǎo)流管3從惰性氣體噴射裝置4中的圓孔11穿過，導(dǎo)流管出口正對(duì)擠壓輪槽6的最高點(diǎn)。

優(yōu)選的，本發(fā)明所述導(dǎo)流管3內(nèi)徑為3-6mm。

優(yōu)選的，本發(fā)明所述惰性氣體噴射裝置4底面上設(shè)有多個(gè)傾斜氣孔12和多排豎直氣孔13，傾斜氣孔12均勻分布在圓孔11周圍，各個(gè)氣孔軸線延長(zhǎng)線交于一點(diǎn)，交點(diǎn)距惰性氣體噴射裝置4底面的距離為20-50mm；豎直氣孔13在圓孔11左右兩側(cè)對(duì)稱分布，豎直氣孔13正對(duì)擠壓輪槽。