[发明专利]一种纳米碳合金材料及基于该材料制备的电力金具

说明书

本发明涉及一种纳米碳合金材料及基于该材料制备的电力金具，所述纳米碳合金材料成分及质量百分比为：Si 0.5～1.0％，Mg 0.2～0.8％，碳纳米管0.5～2.5％，Cu 0.15～0.4％，Fe 0.2～0.7％，Cr 0.1～0.3％，余量为Al，控制微量元素含量Mn<0.1％，Zn<0.1％，Ti<0.1％。本发明提供的纳米碳合金材料在生产工艺、产品性能、节能环保等方面具有很大优势，可替代传统铁制金具进行广泛使用，且比常规铝合金强度更高，更能满足线路安全稳定性能需求，采用纳米碳合金制备电力金具，可以减小金具尺寸和减轻重量，降低电力金具制造成本，促进电力金具产品技术升级。

技术领域

本发明涉及纳米材料技术领域，具体涉及一种纳米碳合金材料及基于该材料制备的电力金具。

背景技术

电力金具在输变电工程中起到连接和组合电力系统中各类装置、传递机械、电气负荷等重要作用。传统电力金具一般由铝材料或铁材料制备，铝制电力金具强度较低，为满足使用要求需增加尺寸，导致其制造成本较高；铁质电力金具虽具有强度高、成本低的优势，但由于铁制电力金具质量较大、不节能，在输配电线路中应用起来有很大的局限性。目前在输配电线路中，仍有大量的电力金具采KTH330-08可锻铸铁材料来制备，如碗头挂板、NX型楔形线夹、NLD螺栓型耐张线夹等。可锻铸铁的抗拉强度为330MPa，延伸率为8％。这类金具外观粗大笨重，安装运输不方便，已不能适应电网现代化建设的需要，因此需要研发一种轻质、抗拉强度高、延伸率良好的电力金具用材料。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是针对现有技术中存在的上述不足，提供一种轻质、抗拉强度高、延伸率良好的纳米碳合金材料以及基于该合金材料制备的电力金具。

为解决上述技术问题，本发明提供的技术方案是：

提供一种纳米碳合金材料，其成分及质量百分比为：Si 0.5～1.0％，Mg0.2～0.8％，碳纳米管0.5～2.5％，Cu 0.15～0.4％，Fe 0.2～0.7％，Cr 0.1～0.3％，余量为Al，控制微量元素含量Mn<0.1％，Zn<0.1％，Ti<0.1％。

本发明还提供上述纳米碳合金材料的制备方法，其步骤如下：

1)配料：以Al-Si中间合金、Al-Cu中间合金、Al-Fe中间合金、Al-Cr中间合金、纯Mg块、碳纳米管、铝锭为原料，按元素比例配料备用；

2)制备纳米碳合金材料：将铝锭置于中频感应炉中，加热至熔化后添加中间合金并搅拌均匀，然后用钟罩将纯Mg块压入铝液底部充分熔化，再添加碳纳米管，随后充分搅拌，再用结晶器浇铸得到纳米碳合金材料。

按上述方案，步骤2)结晶器浇铸过程设置结晶器台面温度为660～740℃。

本发明还包括根据上述纳米碳合金材料制备得到的电力金具，如NW型、NWS型碗头挂板。

上述电力金具的制备方法包括以下步骤：

1)将纳米碳合金材料进行热挤压，挤压温度400～480℃，得到棒材；

2)将步骤1)所得棒材加热至380～450℃后进行锻压、切边、机加工，随后热处理，最后进行表面抛丸处理得到电力金具。

按上述方案，步骤2)所述热处理工艺条件为：加热至480～560℃固溶1～8h，水淬，随后于160～220℃保温8～20h并空冷。