[发明专利]一种新型耐热高导铝合金导线及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种铝合金，特别是涉及一种新型耐热高导铝合金导线及其制备方法。

背景技术

架空输电线的导体材料除了要求有良好的导电性外，还要有一定的强度和耐热性能。铝合金导线具有导电性良好、质量轻、价格便宜等优点，能满足大容量、远距离输电的要求，在电力行业应用非常广泛。应用研究表明，采用耐热铝合金导线的新建线路，既可以大幅增加线路的输送容量，同时较普通导线线路可以节省5％~8％的投资。传统的耐热铝合金导线是通过加入锆元素提高合金耐热性，但是锆元素的加入会降低铝合金导电性。

发明内容

本发明的目的在于提供一种新型耐热高导铝合金导线及其制备方法，在铝锆合金中加入B、Ti，提高了铝合金了导电性和耐热性。 

一种新型耐热高导铝合金导线，其组分及重量百分数为：Zr ：0.05-0.5%， B：0.01-0.05%， Ti：0.01-0.08%，其余为Al。

一种新型耐热高导铝合金导线的制备方法，包括如下步骤：

第一步，准备；

1）预处理步骤； 

2）预热；中间合金预热：将Al-B、Al-Zr和Al-Ti中间合金在烘干箱中150~250℃温度下预热20~60min；采用金属型模具，模具及工业纯铝在电阻炉中250℃预热；

第二步，熔炼；

1）坩埚电阻炉中，720℃熔化工业纯铝，待纯铝全部熔化后，扒去熔体表面氧化渣；

2）升温至750℃，同时加入预热好的Al-B、Al-Zr和Al-Ti中间合金并保温10~50min，期间每10min搅拌一次；

3）降温至720℃，取出坩埚，通入干燥氩气对熔体精炼3~5min；

4）将坩埚放入电阻炉，静置10min，除去熔体表面的氧化物，浇铸到预热好的金属模具中；

第三步，挤压与拉拔；

1）在挤压机上对Al-Zr-B-Ti合金进行挤压；

2）将挤压后的合金棒，在拉丝机上，拉制成直径5mm的铝合金线；然后进行中间退火，温度300~500℃，时间30~100min，以消除加工硬化，恢复合金塑性；再拉制成直径3mm的铝合金导线。

作为优选，所述第三步中，挤压温度为420~480℃，金属流出模孔速度为1~3m/min。

作为优选，所述第三步中，挤压筒内径为58mm，坯料直径为56mm；挤压后的直径为10mm。

作为优选，所述预处理步骤为：将模具内壁、扒渣及精炼工具除锈并涂上氧化铝涂料。

本发明的有益效果为：

1、在含Zr铝合金中加入B，提高了其导电性：研究表明，B优先和杂质结合，最后与Al反应，净化了熔体。同时，加入的B与合金中的部分Zr发生反应，生成ZrB₂ 以细小板片状第二相粒子的形态存在于晶粒内部和晶界处；B的加入使合金中的部分Zr 由固溶态转变为析出态，减少了Al 基体的晶格畸变，增加了基体的有序性，从而使电子散射几率减少，这会对合金导电性的改善产生有益影响。

2、加入Ti，形成（Ti，Zr）B₂复合粒子。一般导电铝合金中，Ti 是作为杂质处理的，但Ti和Zr同是IVB族元素，核外电子结构相近，原子半径相近，电负性相近，而且形成的第二相结构也相近。Ti很容易取代ZrB₂中的部分Zr，形成（Ti，Zr）B₂复合粒子。这种复合粒子熔点高，硬度高，有更好的热稳定性，进一步提高合金的耐热性能。另外，（Ti，Zr）B₂晶格常数较ZrB₂小，铝基体畸变能小，有序性增加，铝合金的电导率提高。

附图说明

    图1为Al-Zr和Al-Zr-B-Ti的显微组织；a为Al-Zr的显微组织；b为Al-Zr-B-Ti的显微组织。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明作进一步描述：

实施例1：以Al-0.05Zr-0.01B-0.01Ti合金为例

第一步，准备：

1）采用金属型模具，直径为56mm。用Al(OH)₃、水、偏硅酸钠配制成氧化铝涂料，配比为：3:1:200。模具内壁、扒渣及精炼工具除锈并涂上氧化铝涂料；炉料应除去油、水和表面的氧化物等。

2）中间合金预热：将Al-3B、Al-4Zr和Al-5Ti中间合金在烘干箱中150~250℃温度下预热20~60min；采用金属型模具，模具及工业纯铝在电阻炉中250℃预热；