[發(fā)明專利]一種高強(qiáng)度高導(dǎo)電性鋁/鋁合金復(fù)合板及制備方法

有效

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• 申請日: 2021-02-09
• 公開（公告）號(hào): CN112981153B
• 公開（公告）日: 2022-04-19
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 邊麗萍;楊磊;王濤;任忠凱;胡紅娟;梁偉;劉江林
• 申請（專利權(quán)）人: 太原理工大學(xué)
• 主分類號(hào): C22C1/03
• 分類號(hào): C22C1/03;C22C1/06;C22C21/08;C22F1/047;C21D9/00;B21B1/38
• 代理公司: 北京盛詢知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11901
• 代理人: 方亞兵

本發(fā)明公開一種高強(qiáng)度高導(dǎo)電性鋁/鋁合金復(fù)合板及制備方法，涉及以下步驟：將鑄態(tài)6201鋁合金進(jìn)行預(yù)處理后與1060純鋁板進(jìn)行軋制復(fù)合，再經(jīng)過退火處理，即得高強(qiáng)度高導(dǎo)電性1060Al/6201Al合金復(fù)合板。采用固溶、時(shí)效預(yù)處理，軋制復(fù)合與退火工藝相結(jié)合的方法，使6201鋁合金的制備與1060純鋁的軋制合二為一，且制得的復(fù)合板強(qiáng)度高、導(dǎo)電性好，解決了鋁合金強(qiáng)度和導(dǎo)電性互為矛盾、不可兼得的問題。本發(fā)明制備的1060Al/6201Al合金復(fù)合板抗拉強(qiáng)度高達(dá)366.73MPa、電導(dǎo)率達(dá)55.89％IACS，綜合性能優(yōu)異、工藝簡單，實(shí)現(xiàn)了輕質(zhì)高強(qiáng)度高導(dǎo)電性鋁合金導(dǎo)電材料的低成本制備。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及金屬復(fù)合板領(lǐng)域，特別是涉及一種高強(qiáng)度高導(dǎo)電性鋁/鋁合金復(fù)合板及其制備方法。

背景技術(shù)

我國電力需求的高速增長以及銅資源的嚴(yán)重匱乏，在電力輸送及高速軌道交通領(lǐng)域迫切需要輕質(zhì)高強(qiáng)度、高導(dǎo)電、耐腐蝕性鋁合金導(dǎo)體材料。純鋁的密度為銅的1/3，純度為99.9％的純鋁電導(dǎo)率可達(dá)64.94％IACS，導(dǎo)電性僅次于銀和銅，同時(shí)導(dǎo)熱性、抗腐蝕性能優(yōu)良，被大量用作銅導(dǎo)電元件的替代品。6XXX系A(chǔ)l-Mg-Si合金屬于亞共晶型可熱處理強(qiáng)化合金，以Mg₂Si為主要強(qiáng)化相，具有比強(qiáng)度高、導(dǎo)電性良好等優(yōu)點(diǎn)，廣泛應(yīng)用于高壓輸電導(dǎo)線領(lǐng)域，特別是要求導(dǎo)電性好、強(qiáng)度高、輕質(zhì)、抗腐蝕和抗氧化等兼具的架空輸電導(dǎo)線。

現(xiàn)階段對全鋁合金導(dǎo)線材料的主要通過：添加微量合金元素如Zr、RE、Sc等和進(jìn)行熱機(jī)械加工來提高強(qiáng)度和導(dǎo)電性。我國高LHA1型高強(qiáng)度鋁合金線(直徑d≤3.5mm)的抗拉強(qiáng)度≥325MPa，伸長率≥3％，電導(dǎo)率≥52.5％IACS。一般地，6XXX系鋁合金的抗拉強(qiáng)度為255-325MPa、電導(dǎo)率為57.5％IACS-52.5％IACS。如Jiani Fu等(Fu J,et al.Influence of Zraddition on precipitation evolution and performance of Al-Mg-Si alloyconductor[J].Materials Characterization,159.)通過給Al-Mg-Si鋁合金中添加0.13wt％Zr，使得抗拉強(qiáng)度和導(dǎo)電性能分別為198MPa和34.44MS/m。此外，采用異種雙金屬復(fù)合或絞合可提高復(fù)合導(dǎo)體的強(qiáng)度和導(dǎo)電性，如鋁包鋼線、銅包鋼線、銅包鋁線、鋼芯鋁絞線等，但存在比重大、成本高、電導(dǎo)率不高以及異種金屬間的電化學(xué)腐蝕、高溫易形成界面金屬間化合物(如CuAl₂，0.5mm細(xì)線更需注意)而惡化強(qiáng)度和導(dǎo)電性等問題。中國專利CN108198646A公開了一種鋁包鋁合金線及其制備方法，通過真空熔煉爐制備圓筒狀純鋁鑄錠和圓柱狀鋁合金鑄錠，制成鋁包鋁合金坯錠，再經(jīng)鍛造、軋制和冷拉扒等制備的直徑為3.15mm鋁包鋁合金線抗拉強(qiáng)度為226.5MPa、電導(dǎo)率為58.17％IACS，解決了雙金屬復(fù)合導(dǎo)體異種金屬間的界面化合物問題，但力學(xué)性能仍需提高。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于提供一種高強(qiáng)度高導(dǎo)電性鋁/鋁合金復(fù)合板的制備方法，以同時(shí)獲得純鋁的高導(dǎo)電性和鋁合金的高強(qiáng)度，采用鋁/鋁合金復(fù)合的方式，將1060純鋁作為外側(cè)的導(dǎo)電性增強(qiáng)體，6201鋁合金作為內(nèi)側(cè)的強(qiáng)度增強(qiáng)體，將純鋁與鋁合金軋制成形，純鋁與鋁合金之間達(dá)到無缺陷的原子級冶金結(jié)合，得到兼具純鋁優(yōu)良導(dǎo)電性與鋁合金優(yōu)異力學(xué)性能的1060Al/6201Al合金復(fù)合板。

為實(shí)現(xiàn)上述技術(shù)目的，本發(fā)明提供如下技術(shù)方案：

一種高強(qiáng)度高導(dǎo)電性鋁鋁合金復(fù)合板的制備方法，包括以下步驟：

將Al-Mg-Si合金(Al-0.54Mg-0.59Si)進(jìn)行預(yù)處理后與純鋁板進(jìn)行軋制復(fù)合，再經(jīng)過退火處理，冷卻，即得高強(qiáng)度高導(dǎo)電性鋁/鋁合金復(fù)合板。

作為本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn)，所述Al-Mg-Si合金的制備方法，包括如下步驟：

(1)將純鋁置于740-760℃條件下保溫10-20min直至熔化，在得到的鋁液表面添加覆蓋劑，再通入氬氣進(jìn)行保護(hù)；