[发明专利]一种低电阻温度敏感的高导耐热铝合金及其制备工艺和应用有效

专利信息
申请号: 201710760344.6 申请日: 2017-08-30
公开(公告)号: CN107557618B 公开(公告)日: 2020-03-31
发明(设计)人: 李红英;赵守鑫 申请(专利权)人: 中南大学
主分类号: C22C21/00 分类号: C22C21/00;C22C1/03;C22F1/04;C25C3/12
代理公司: 长沙市融智专利事务所(普通合伙) 43114 代理人: 颜勇
地址: 410083 湖南*** 国省代码: 湖南;43
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摘要:
搜索关键词: 一种 电阻 温度 敏感 耐热 铝合金 及其 制备 工艺 应用
【说明书】:

本发明公开了一种低电阻温度敏感的高导耐热铝导体及其制备工艺和应用,属于电工新材料技术领域。该导体主要由Al、Fe、Zr、Hf、Yb及不可避免的杂质元素组成,其原料由纯度为99.70%的工业纯铝和含相应合金元素的中间合金组成,经过熔炼、精炼、铸造,再对其进行热处理获得相应的铝合金坯料。所获铝合金坯料在20℃的导电率大于60%IACS,在150℃的导电率大于40%IACS,在200℃的导电率大于36%IACS,抗拉强度大于70MPa。所获铝合金坯料经过80%冷变形后,长期(400h)耐热温度不低于200℃,短时(1h)耐热温度不低于250℃。所获铝合金可用作导杆、母线、导线中的至少一种。

技术领域

本发明涉及一种经过复合微合金化及复合热处理的低电阻温度敏感的高导耐热铝合金及其制备工艺和应用,属于电工新材料技术领域。

背景技术

铝具有较好的导电性能,作为导体材料在输电线路、变电站、铝电解、建筑等领域得以广泛应用。纯铝虽然具有较高的电导率,但是强度不高、耐热性较差,微合金化可以改善其耐热性和强度,但是,会对其导电性能产生非常不利的影响。

导体在载流过程中会由于欧姆效应产生热量,而使导体产生温升,导致其强度和电导率下降。针对电工铝,国家标准《GB/T 30552-2014》提出了电导率和强度的要求,并且要求其在服役温度的强度残存率大于90%。但是,温度对电导率的影响是不能忽视的,对于在较高温度服役的导体材料,除了应要求其保持足够强度外,还应要求其保持一定的电导率,即电阻率随温度升高而上升的幅度不大。工程上,常用电阻温度系数α来表征温度对电阻率的影响,某个温度T的电阻率ρ(T)=ρ(T0)[1+α(T~T0)],其中ρ(T0)为某个参考温度T0(通常为20℃)的电阻率。电阻温度系数α越小,电阻率对温度的敏感性越低,在一定温度能保持较高的电导率,可以减小其在高温服役时的电能损耗。

发明人前期在开发高导耐热铝合金导线方面进行了较多有益的尝试,如专利CN201610177708.3中公开了一种加铁的轻质高导耐热铝导线,该铝导线主要由Al、B、Zr、Fe、La组成,兼具较高的室温电导率和强度,短时耐热温度达到了230℃,但是,该专利没有涉及高温导电性能,没有掌握其导电率随温度升高的变化规律,难以应用于服役温度较高的场合。

本发明通过Yb、Zr、Hf等元素的复合微合金化,配合复合热处理制度,对合金的导电性和耐热性进行综合调控,获得了低电阻温度敏感的高导耐热铝合金,在较高温度下能保持一定的电导率和强度,即具有较好的高温导电性能和耐热性能。本发明所开发和设计的铝合金,在较高温度使用时,由于电导率下降的幅度相对较小,能显著减少电能损耗,这对于节能减排具有重要意义。

发明内容

本发明针对现有技术的不足,提供一种组分配比合理、高导耐热且电阻温度敏感性较低的铝合金及其制备工艺和应用。

本发明一种低电阻温度敏感的高导耐热铝合金,所述铝合金以质量百分比计包括下述合金元素:

Zr:0.01~0.10%;

Hf:0.01~0.10%;

Yb:0.05~0.20%;

Fe:0.05~0.15%;

Yb与Zr元素的质量之比大于1,Zr和Hf元素的含量总和小于等于0.15%,杂质Si的含量小于0.05%,杂质Ti、V、Cr、Mn等的含量总和小于0.01%。杂质元素含量的总和小于0.06%。

作为优选方案,所述铝合金按质量百分比计,包括下述组分:

Zr:0.05~0.10%;

Hf:0.01~0.05%;

Yb:0.10~0.20%;

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