一種高導(dǎo)電中強(qiáng)度非熱處理型鋁合金導(dǎo)體材料及制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及電線電纜用導(dǎo)體材料，具體是指一種高導(dǎo)電中強(qiáng)度非熱處理型鋁合金 導(dǎo)體材料及制備方法，屬于電工材料制備技術(shù)領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002] 隨著我國國民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，電力需求的不斷增加，電力能源在傳輸中的要求越來 越高，建設(shè)以超、特高壓線路為基礎(chǔ)的"堅(jiān)強(qiáng)智能電網(wǎng)"日益受到關(guān)注。在"西電東送、南北 互供、全國聯(lián)網(wǎng)"的戰(zhàn)略部署下，在"資源節(jié)約型、環(huán)境友好型和新技術(shù)、新材料、新工藝"的 "兩型三新"電網(wǎng)建設(shè)的需求下，提高輸電導(dǎo)線的強(qiáng)度、延伸率和電導(dǎo)率，建立高壓化、大容 量化、遠(yuǎn)距離化輸電導(dǎo)線成為鋁合金導(dǎo)線的發(fā)展方向。但是鋁合金導(dǎo)體材料的強(qiáng)度和電導(dǎo) 率是一對(duì)矛盾體，兩者往往陷入此消彼長(zhǎng)的困境，如何更好地兼顧兩者的指標(biāo)成為鋁合金 發(fā)展的關(guān)鍵。非熱處理型鋁導(dǎo)體材料具有較高的強(qiáng)度和較好的導(dǎo)電性能，可免除熱處理工 序，降低制造成本，提高制造效率，具有顯著的節(jié)能環(huán)保和經(jīng)濟(jì)效益意義。
[0003] 微合金化是改善合金性能的有效手段，如中國專利CN102816960B、CN101770828B、 CN102363849B，均是通過微合金化手段，實(shí)現(xiàn)了非熱處理型鋁導(dǎo)體材料的制備。其中專利 CN102816960B開發(fā)的非熱處理鋁合金導(dǎo)體材料的延伸率達(dá)到了 2%，但是材料的導(dǎo)電率只 達(dá)到57. 5%IACS，抗拉強(qiáng)度為225MPa。專利CN101770828B通過調(diào)整合金成分和改善加工 工藝獲得了導(dǎo)電率大于60%IACS的鋁合金導(dǎo)體材料，但是材料的抗拉強(qiáng)度只達(dá)到171MPa， 而且沒有報(bào)道材料的延伸率。專利CN102363849B公開的非熱處理型高導(dǎo)電鋁合金導(dǎo)體材 料的導(dǎo)電率大于61%IACS，延伸率大于2. 0%，但是材料的抗拉強(qiáng)度只有160-170MPa。隨 著全鋁合金絞線的推廣，對(duì)鋁合金材料的強(qiáng)度指標(biāo)要求越來越高，如何在相對(duì)較高的導(dǎo)電 率情況下提升材料的強(qiáng)度指標(biāo)成為線纜工作者研究的熱點(diǎn)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)之不足而提供一種組分配比合理、制備工藝簡(jiǎn) 單的高導(dǎo)電中強(qiáng)度非熱處理型鋁合金導(dǎo)體材料及制備方法。本發(fā)明制備的鋁合金導(dǎo)體材 料，強(qiáng)度高、導(dǎo)電率較高、延伸率較大，不需熱處理就可實(shí)現(xiàn)抗拉強(qiáng)度為240MPa，延伸率為 2. 0%，導(dǎo)電率為 59. 2%IACS。
[0005] 本發(fā)明一種高導(dǎo)電中強(qiáng)度非熱處理型鋁合金導(dǎo)體材料，包括下述組分，按質(zhì)量百 分比組成：
[0006]Mg0? 10~0? 20wt%，
[0007] Cu 0? 20~0? 30wt%，
[0008]Fe0?15 ~0? 30wt%，
[0009]B0? 05~0? 10wt%，
[0010] 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。
[0011] 本發(fā)明一種高導(dǎo)電中強(qiáng)度非熱處理型鋁合金導(dǎo)體材料還含有鈮，鈮的質(zhì)量百分含 量大于0小于等于0.20%。
[0012] 本發(fā)明一種高導(dǎo)電中強(qiáng)度非熱處理型鋁合金導(dǎo)體材料還含有鉺，鉺的質(zhì)量百分含 量大于0小于等于0. 10%。
[0013] 本發(fā)明一種高導(dǎo)電中強(qiáng)度非熱處理型鋁合金導(dǎo)體材料的制備方法，是按設(shè)計(jì)的鋁 導(dǎo)體材料組分配比分別選取工業(yè)純鋁錠，鎂、銅、鐵、硼的中間合金；將純度大于99. 7%的 工業(yè)純鋁錠熔化，向熔體中加入鎂、銅、鐵、硼的中間合金，于740°C~760°C保溫，待中間合 金完全熔化后，經(jīng)攪拌、精煉、爐前成分快速分析、成分調(diào)整、靜置后，連鑄連乳成圓形鋁合 金桿。
[0014] 本發(fā)明一種高導(dǎo)電中強(qiáng)度非熱處理型鋁合金導(dǎo)體材料的制備方法，所述鎂、銅、 鐵、硼的中間合金為鋁基鎂、銅、鐵、硼中間合金。
[0015] 本發(fā)明一種高導(dǎo)電中強(qiáng)度非熱處理型鋁合金導(dǎo)體材料的制備方法，中間合金完全 熔化后，向合金熔液中添加質(zhì)量百分含量大于〇小于等于〇. 20%的鈮和/或質(zhì)量百分含量 大于〇小于等于〇. 10%的鉺；所述鈮和/或鉺以中間合金加入。
[0016] 本發(fā)明一種高導(dǎo)電中強(qiáng)度非熱處理型鋁合金導(dǎo)體材料的制備方法，連鑄連乳工藝 參數(shù)為：進(jìn)乳溫度480°C-530°C，終乳溫度200°C-280°C，總變形量多90% ;優(yōu)選的進(jìn)乳溫 度為480-5KTC，終乳溫度為200-240°C，總變形量彡93%。
[0017] 本發(fā)明所述高導(dǎo)電中強(qiáng)度非熱處理型鋁合金導(dǎo)體材料，采用銅、鎂、鐵微合金化， 有效提高了該導(dǎo)電鋁合金的強(qiáng)度；添加微量的合金元素硼，有效提高該導(dǎo)電鋁合金的導(dǎo)電 性；復(fù)合添加鈮和/或鉺，可以有效細(xì)化該導(dǎo)電鋁合金的晶粒、提高合金的耐熱性并凈化基 體。本發(fā)明采用上述多組元微量合金元素的添加，通過各組元的協(xié)同作用，實(shí)現(xiàn)了高導(dǎo)電中 強(qiáng)度非熱處理型鋁合金導(dǎo)體材料的制備，所制備的鋁合金材料導(dǎo)電率達(dá)到59. 2%IACSJA 拉強(qiáng)度大于240MPa，延伸率大于2. 0%，較現(xiàn)有技術(shù)制備的非熱處理型鋁合金導(dǎo)體材料的 強(qiáng)度、塑性高，導(dǎo)電性能相當(dāng)。
[0018] 本發(fā)明的有益效果為：本發(fā)明為電線電纜導(dǎo)體用材料領(lǐng)域提供一種新型材料。本 發(fā)明通過鋁鎂合金、鋁銅合金和鋁鐵合金的復(fù)合微合金化，獲得中強(qiáng)度鋁合金，在此基礎(chǔ) 上，通過加入鋁硼和鋁鉺合金，有效控制雜質(zhì)形態(tài)和數(shù)量；通過加入鋁鈮合金，達(dá)到細(xì)化合 金的晶粒，隨后，進(jìn)行連鑄連乳，控制進(jìn)乳溫度為480°C-530 °C，終乳溫度為200°C-280 °C， 總變形量多90 %，最終獲得強(qiáng)度高、韌性好、導(dǎo)電率高的鋁合金材料。本發(fā)明制備得到的鋁 合金材料導(dǎo)電率達(dá)到59. 2 %IACS，抗拉強(qiáng)度大于240MPa，延伸率大于2. 0 %，較現(xiàn)有技術(shù)制 備的非熱處理型鋁合金導(dǎo)體材料的強(qiáng)度、塑性高，導(dǎo)電性能相當(dāng)。使用本發(fā)明的材料制造全 鋁合金絞線，可以直接采用連鑄連乳方式生產(chǎn)，可免除熱處理工序，不需要對(duì)合金錠材或合 金棒材進(jìn)行均勻化處理，取消了高強(qiáng)度鋁合金的時(shí)效處理工序，因此可以解決由于熱處理 而不能連續(xù)生產(chǎn)的瓶頸問題降低了鋁合金導(dǎo)線的降低制造成本，提高了生產(chǎn)效率，具有顯 著的節(jié)能環(huán)保和經(jīng)濟(jì)效益意義。
[0019] 綜上所述，本發(fā)明組分配比合理、制備工藝簡(jiǎn)單，連鑄連乳即獲得具有較高電導(dǎo)率 以及較好抗拉強(qiáng)度的非熱處理型鋁合金導(dǎo)體材料；便于實(shí)現(xiàn)連續(xù)生產(chǎn)，可有效減低鋁合金 導(dǎo)線的生產(chǎn)成本以及能源消耗，制造效率高，經(jīng)濟(jì)效益顯著，適于工業(yè)化應(yīng)用。
【附圖說明】
[0020] 附圖1為本發(fā)明實(shí)施例2制備的合金的鑄態(tài)組織金相照片。
[0021] 附圖2為本發(fā)明實(shí)施例2制備的合金的X射線衍射圖譜。
[0022] 由圖1可知：實(shí)施例2制備的合金的鑄態(tài)組織呈典型的等軸狀樹枝晶分布，晶粒尺 寸在200ym左右。
[0023]由圖2可知：實(shí)施例2制備的合金中無第二相的衍射峰出現(xiàn)，表明合金元素在基體 中主要以固溶態(tài)的形式存在，或者以少量化合物的形式存在，但實(shí)驗(yàn)儀器難以鑒定其是否 存在。
【具體實(shí)施方式】
[0024] 實(shí)施例1