[发明专利]一种新型高强高导铝合金导线及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种铝合金，特别是涉及一种新型高强高导铝合金导线及其制备方法。

背景技术

架空输电线的导体材料除了要有良好的导电性外，还要有一定的强度以支持其自身的重量和外来的自然载重。铝合金导线具有导电性良好、密度小、价格便宜等优点，能满足大容量、远距离输电的要求，在电力行业应用非常广泛。而在研究高强、高导铝合金导体材料时，常常会遇到如下问题：提高了铝杆的抗拉强度，其电导率和伸长率会下降，而当电导率和伸长率提高时，强度又会降低。目前国内使用的高强度铝合金导线主要是Al-Mg-Si系铝合金导线。但是Al-Mg-Si系铝合金导线强度高，导电性较低。

发明内容

本发明的目的在于提供一种新型高强高导铝合金导线及其制备方法，通过在Al-Mg-Si合金中加入适量的硼和稀土，在保证合金高强度的前提下提高其导电性。 

一种新型高强高导铝合金导线，其组分及重量百分数为：Mg ：0.45~0.9%，Si：0.2~0.6%，Re：0.1%~1%，B：0.01%~0.1%，其余为铝。

作为优选，所述Re为混合稀土, 其组成及质量百分含量为：Ce:10~40%；La:40~70%；其它0~20%。

一种新型高强高导铝合金导线的制备方法，包括如下步骤：

第一步，准备；

1）预处理步骤； 

2）预热；将纯镁、Al-Si、Al-Re、Al-B中间合金在烘干箱中150~250℃温度下预热20~60min；采用金属型模具，模具及工业纯铝在电阻炉中250℃预热；

第二步，熔炼；

1）将石墨坩埚置于电阻炉中，升温至400℃，加入工业纯铝；

2）升温至720℃，待纯铝全部熔化后，扒去熔体表面氧化渣；

3）升温至750℃，加入预热好的纯镁和Al-Si中间合金，并保温30~50min，期间每10min搅拌一次。随后加入预热好的Al-Re和Al-B中间合金，并保温30~50min，期间每10min搅拌一次；

4）降温至720℃，取出坩埚，通入干燥氩气对熔体精炼3~5min；

5）将坩埚放入电阻炉，静置10min，除去熔体表面的氧化物，浇铸到预热好的金属模具中；

第三步，挤压与拉拔；

1）在挤压机上对Al-Mg-Si-Re-B合金进行挤压；

2）将挤压后的合金棒，在拉丝机上，拉制成直径5mm的铝合金线；然后进行中间退火，退火温度300~450℃，时间50~100min，以消除加工硬化，恢复合金塑性；再拉制成直径3mm的铝合金导线。

作为优选，所述第三步中，挤压温度为420~480℃，金属流出模孔速度为2~3.5m/min。

作为优选，所述第三步中，挤压筒内径为58mm，坯料直径为56mm；挤压后的直径为10mm。

作为优选，所述预处理步骤为：将模具内壁、扒渣及精炼工具除锈并涂上氧化铝涂料；炉料除去油、水和表面氧化物。

本发明的有益效果为：

1、本发明在Al-Mg-Si合金中加入Re。稀土可以改变铝合金中Si和杂质元素的存在形式和分布，从而提高其导电性能。

2、本发明在Al-Mg-Si合金中加入B。硼与铝合金中的微量杂质元素V、Cr、Mn等反应，使它们由固溶态转变为析出态，并沉积于熔体底部，从而净化熔体，提高其导电性。同时硼的加入还能细化晶粒，改善机械性能。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明作进一步描述：

实施例1：以Al-0.45Mg-0.2Si-0.1Re-0.01B合金为例

第一步，准备：

1）采用金属型模具，直径为56mm。用Al(OH)₃、水、偏硅酸钠配制成氧化铝涂料，配比为：3:1:200。模具内壁、扒渣及精炼工具除锈并涂上氧化铝涂料；炉料应除去油、水和表面的氧化物等。

2）预热；合金预热：将纯镁、Al-20Si、Al-10Re、Al-3B中间合金在烘干箱中150℃温度下预热20min；采用金属型模具，模具及工业纯铝在电阻炉中250℃预热；  

选择Al-20Si中间合金，其成分为： Si：20%，Al：80%，用量为炉料重量的1％；

选择Al-10Re中间合金，其成分为：Al：90%，Re：10%，用量为炉料重量的1％；所述Re为混合稀土，其组成及质量百分含量为：Ce:10%；La:70%；其它20%。