[发明专利]一种换流站通电流金具用抗氧化铝镁锰铬铪合金材料及其制备方法

说明书

本发明提供了一种换流站通电流金具用抗氧化铝镁锰铬铪合金材料及其制备方法。该合金材料按质量百分比由以下组分组成：镁元素4.3％～5.2％，锰元素0.4％～1％，铬元素0.05％～0.25％，铪元素0.05％～0.3％，余量为铝元素。本发明提供的换流站通电流金具用合金材料,提高了原铝镁锰铬合金的抗高温氧化性能，能够有效降低由于原金具材料的高温快速氧化现象导致的电网事故发生率，保证了换流站的安全稳定运行，降低了换流站的运行和维护成本。

技术领域

本发明涉及输电工程金具设计与运行维护技术领域，具体而言，涉及一种换流站通电流金具用抗氧化铝镁锰铬铪合金材料及其制备方法。

背景技术

换流站是直流输电工程的核心组成部分，肩负交、直流电转换的关键任务。电力金具是连接和组合电力系统中各类装置，以传递机械、电气负荷及起到某种防护作用的金属附件。通电流金具是换流站中广泛应用的金具种类，其作用是将换流设备相互连接形成导电通路。基于电流的热效应，通电流金具在运行过程中会产生发热现象。在用电高峰期，通电流金具的发热温度会进一步升高。

目前，换流站通电流金具部分采用铝镁锰铬合金制造。在高温环境中，合金会发生快速氧化，表面生成一层以Al₂O₃为主要成分的氧化膜。由于固态Al₂O₃是电的不良导体，金具发生氧化后电阻增加。电阻增加使金具通过相同电流时发热量增加，温度升高。温度升高使金具电阻进一步增加，如此恶性循环，最终导致金具过热熔断，造成电网事故。因此，亟需采用改性处理方法提高铝镁锰铬合金的抗高温氧化性能，从而有效地减轻合金高温快速氧化行为的危害，保证换流站的安全稳定运行，降低换流站的运行和维护成本。

发明内容

鉴于此，本发明提出了一种换流站通电流金具用合金材料及其制备方法，旨在解决现有换流站通电流金具用合金材料的抗高温氧化性能较差容易导致电网事故的问题。

一个方面，本发明提出了一种合金材料，该合金材料按质量百分比由以下组分组成：镁元素4.3％～5.2％，锰元素0.4％～1％，铬元素0.05％～0.25％，铪元素0.05％～0.3％，余量为铝元素。

进一步地，上述合金材料中，该合金材料按质量百分比由以下组分组成：镁元素4.4％～4.8％，锰元素0.5％～0.9％，铬元素0.1％～0.2％，铪元素0.05％～0.15％，余量为铝元素。

本发明提供的合金材料,提高了原铝镁锰铬合金的抗高温氧化性能，能够有效降低由于原金具材料的高温快速氧化现象导致的电网事故发生率，保证了换流站的安全稳定运行，降低了换流站的运行和维护成本。

另一方面，本发明还提出了一种换流站通电流金具，由上述任一项的合金材料制成。该金具采用上述合金材料制成，因此也具有相同的抗高温氧化性能，具有相同的技术效果。

又一方面，本发明还提出了一种合金材料的制备方法，该制备方法包括以下步骤：第一步骤，将原料中的单质铝、锰、铬、铪按照预设比例称重配料后放入坩埚中并置于熔炼设备中，将熔炼设备抽真空至0.08Pa-0.1Pa，向所述熔炼设备内腔充入惰性气体，在保护气氛下进行熔炼，待所述熔炼设备内腔压强达到0.05MPa后开始熔炼至原料达到熔清状态；第二步骤，待原料熔清后，在780℃-820℃下精炼2min～8min，得到第一合金熔液；第三步骤，将所述坩埚内的第一合金熔液倒入锭模内进行浇铸，得到合金锭；第四步骤，将所述合金锭冷却后取出，并与原料中的单质镁按照预设比例称重配料和装料后放入坩埚中并置于熔炼设备中，将熔炼设备抽真空至0.08Pa-0.1Pa，向所述熔炼设备内腔充入惰性气体，在保护气氛下进行熔炼，待所述熔炼设备内腔压强达到0.05MPa后开始熔炼，至原料达到熔清状态后，在650℃-700℃下精炼2min～8min，得到第二合金熔液，并将所述第二合金熔液倒入锭模内进行浇铸，最终得到铝镁锰铬铪合金材料。