[发明专利]一种高强度铝合金线材及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及有色金属线材领域，特别是涉及一种高强度铝合金线材及其制备方法。

背景技术

铝是一种常用的电导体线材，相对于铜线材，其在导电性能、延伸率、抗拉伸强度等发面均不及铜线材。在导电性能方面，软铜在20摄氏度时的电阻率为0.0172*10^-6欧姆·米，电导率为100%IACS，而铝的电导率约为61%IACS。在机械性能方面，铜线材相对于铝线材亦具有一定优势，包括延伸率、抗拉强度等均优于传统铝线材。

但是，铝线材相比于铜线材，其价格便宜且质量较轻，以相同重量的铜、铝导体做比较，铝线材的载流量大大高于铜线材，且其成本相对于铜线材大大降低。因此，在以节能环保为大前提的情况下，铝线材具有巨大的优势。

在众多铝合金线材中，稀土铝合金（RE containing aluminium alloy）以其优异的性能受到人们的广泛关注。稀土元素非常活泼，极易与气体(如氢)、非金属(如硫)及金属作用，生成相应的稳定化合物。当稀土元素加入铝合金后，可起到微合金化、精炼净化、晶粒细化变质等作用，在改进铝合金线材的电性能的同时，亦使其延伸率、抗拉伸强度、抗蠕变等一系列力学性能亦得到大幅改善。由于稀土铝合金的优异性能，越来越多的研究者开始致力于稀土铝合金线材的改性研究，而稀土铝合金线材亦成为本领域近年来的热门课题。

发明内容

鉴于以上所述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种高强度铝合金线材，用于解决现有技术中的问题。

为实现上述目的及其他相关目的，本发明第一方面提供一种高强度铝合金线材，按重量百分比，包括如下组分：

硅    0.05-0.1wt%；

铁    0.5-0.8wt%；

铜    0.1-0.4wt%；

锌    0.06-0.09wt%；

硼    0.1-0.4%；

锑    0.02-0.04wt%；

锶      0.01-0.02wt%；

钛      0.01-0.02wt%；

稀土    0.02-0.04wt%；

余量为铝及不可避免的杂质。

优选的，所述高强度铝合金线材中，其铝的含量≥98.1wt%。

优选的，所述稀土组分，以铝合金中稀土总重量为基准，组成如下：

轻稀土  70-80wt%；

中稀土  5-10wt%；

重稀土  15-20wt%。

所述轻稀土选自镧La、铈Ce、镨Pr、钕Nd和钷Pm中的一种或多种，其中La、Ce、P、Nd的重量之和占轻稀土总重量的90wt%以上。

优选的，所述轻稀土为镧La、铈Ce、镨Pr和钕Nd的混合，其中镧La、铈Ce、镨Pr和钕Nd的重量比为30-39.98：60-69.98：0.01-0.1：0.01-0.1。

所述中稀土选自钐Sm、铕Eu、钆Gd、铽Tb和镝Dy中的一种或多种。

优选的，所述中稀土为Eu。

所述重稀土选自钬Ho、铒Er、铥Tm、镱Yb、镥Lu、钇Y和钪Sc中的一种或多种，其中Sc占重稀土重量的50wt%以上。

优选的，所述重稀土为Sc。

本发明第二方面提供所述高强度铝合金线材的制备方法，包括如下步骤：

1）熔炼：先按配比将铝和铝-铁合金在720-730℃下熔化，再升温至780-790℃下按配比加入铜、锌、锑、锶、钛；充分混合后，在760-770℃下按配比加入轻稀土；充分混合后，在730-740℃下按配比加入中稀土；充分混合后，在780-790℃下按配比加入重稀土和硼；充分混合后通入精炼剂进行精炼、扒渣；再对铝液进行炉前化学快速分析，分析后根据配方中各组分的重量比调整铝液组分，对铝液进行补料；

2）保温：将步骤1所得铝液在720-730℃下保温15-20min；

3）连铸连轧：将步骤2所得铝液进行连铸连轧工艺，各项指标的控制范围为：浇铸温度为690-700℃，烧铸速度为7.4-7.6m/min，冷却速度为20-22℃/s，轧区的进轧温度为460-470℃，出轧温度为275-285℃；

优选的，所述铜、锌、锑、锶、钛、轻稀土、中稀土、重稀土、硼均以该物质与铝的中间合金的方式加入。在中间合金加入时，应尽可能在铝液的不同位置进行投料，使得中间合金的成分能够更快速、均匀地在铝液中分散。