[发明专利]一种铝合金超导电电缆及其制备方法

说明书

本发明公开了一种铝合金超导电电缆及其制备方法，属于新材料技术领域。该电缆包括由多股铝合金导线绞合的导芯和包裹所述导芯的绝缘层，所述铝合金导线中，包括铁元素、铜元素、镁元素、镧元素和铈元素和不可避免的杂质；以重量百分比计，所述铁元素的含量为0.50‑1.50％，铜元素的含量为0.20‑0.80％，镁元素的含量为0.20‑0.70％，镧元素的含量为0.01‑0.03％，铈元素的含量为0.20‑0.50％，硼元素的含量为0.01‑0.02％，硅元素和钒元素的总含量小于0.05％。本发明的铝合金超导电电缆，包括由多股铝合金导线绞合的导芯和包裹所述导芯的绝缘层，所述铝合金导线中，包括镧元素和铈元素两种稀土元素，添加后显著提高了铝合金的导电和强度性能。

技术领域

本发明属于新材料技术领域，具体涉及一种铝合金超导电电缆及其制备方法。

背景技术

随着科技的发展，电线电缆的发展进入了新时代，对导体良好的导电性能要求日益突出。与铜导线相比，铝导线价格便宜，但是性能较差。铝合金称为铝基导线的研究热点。

稀土元素在材料化工领域广泛应用，稀土元素的原子半径为0.1704-0.204nm，大于铝原子的半径0.143nm，据报道，部分稀土元素添加到铝合金中能提高铝的导电性。但是不同的稀土元素和含量以及铝合金中的杂质会显著影响稀土元素提高铝合金的导电性的能力。

发明内容

本发明的研究人员在对稀土元素影响铝合金的导电性研究中，发现在包括铁元素、铜元素、镁元素、镧元素和铈元素和不可避免的杂质的铝合金导体中，制备时镧元素和铈元素的添加顺序和比例显著影响得到的铝合金导线的导电性，本发明即是基于此发现。

本发明的第一方面在于公开一种铝合金超导电电缆，包括由多股铝合金导线绞合的导芯和包裹所述导芯的绝缘层，所述铝合金导线中，包括铁元素、铜元素、镁元素、镧元素和铈元素和不可避免的杂质；

以重量百分比计，所述铁元素的含量为0.50-1.50%，铜元素的含量为0.20-0.80%，镁元素的含量为0.20-0.70%，镧元素的含量为0.01-0.03%，铈元素的含量为0.20-0.50%，硼元素的含量为0.01-0.02%，硅元素和钒元素的总含量小于0.05%。

在本发明的一些优选的实施方式中，镧元素和铈元素的含量的重量比为1：（2-5）。

在本发明的一些优选的实施方式中，硅元素的含量小于0.01wt％，钒元素的含量小于0.02wt％。

在本发明的一些优选的实施方式中，所述铝合金导线中，包括铁元素、铜元素、镁元素、镧元素和铈元素和不可避免的杂质；

以重量百分比计，铁元素的含量为1.00%，铜元素的含量为0.50%，镁元素的含量为0.25%，镧元素的含量为0.10%，铈元素的含量为0.30%，硼元素的含量为0.10%，硅元素的含量小于0.01wt％，钒元素的含量小于0.02wt％。

本发明的第二方面在于公开第一方面所述的电缆的制备方法，包括铝原料和铁、铜、镁、硼元素原料融化混合后，先与镧元素原料融化混合，再与铈元素原料融化混合的步骤。

本发明的研究人员发现，在各组分含量已知的情况下，先添加镧元素原料后添加铈元素原料，与先添加铈元素原料后添加镧元素原料相比，得到的铝合金导线的导电性显著提高。这可能是因为铈原子和镧原子的直径差异影响了铝液合金生成晶粒的过程。

在本发明的一些优选的实施方式中，所述铝原料和铁、铜、镁、硼元素原料融化混合后，分批与所述镧元素原料和铈元素原料融化混合。

除了镧元素和铈元素的添加顺序，同时还发现，以镧元素和铈元素不同比例分两次加入镧元素和铈元素，也会显著影响得到的铝合金导线的导电性。

在本发明的一些实施方式中，包括以下步骤：