[发明专利]一种非热处理型耐热铝合金单丝及其制备方法

说明书

【技术领域】

本发明属于电工材料的输电线路架空导线制造技术领域，具体涉及一种导电率大于等于61%IACS，抗拉强度达到220MPa的非热处理型耐热铝合金单丝及其制备方法。

【背景技术】

目前，我国架空输电线路上普遍采用钢芯铝绞线作为输配电用导线，钢芯铝绞线是由于普通电工铝导线抗拉强度低，不得不附加钢芯作为加强芯而产生。采用钢芯作为加强芯不仅增加导线重量，还会引起的磁滞和涡流损耗，降低线路传输容量。为克服这些问题通常采用耐热铝合金导线代替，为提高铝合金导线长期运行过程中的耐热性，通常在电工纯铝中加入微量合金元素如锆、钛等提高铝的再结晶温度，锆、钛合金元素的加入虽然保证了耐热性，但却引起铝导线导电率的降低，需要进一步通过加入稀土元素和硼元素控制杂质元素的存在形态提高耐热铝合金导线的导电率。

中国专利CN201210189763.6公布了一种高强高导耐热铝合金导线及其制备方法，该导线由下列重量百分比的元素组成：锆Zr为0.15～0.60%，镧La为0.03～0.30%，铈Ce为0.03～0.30%，钇Y为0.01～0.30%，铁Fe为0.05～0.20%，硅Si为0.01～0.10%，其他杂质元素含量≤0.10%，其余为铝。方法为：配制原材料放入熔炼炉中、升温除气熔炼、造渣、除渣、连铸连轧成耐热铝合金杆材、热处理、拉丝机拉制成耐热铝合金单线。所制得的耐热铝合金导线的抗拉强度达到160MPa，导电率可达到61％IACS以上，长期运行温度可达到180℃，且经得起280℃下加热1小时考核运行，强度残存率＞90％。但上述申请的制备过程中，所制备的铝合金丝或导线的抗拉强度低，并且制备过程中所需的加热温度高且需要热处理，生产成本较高。

中国专利CN201210544420.7公布了一种非热处理型高导电率中强耐热铝合金单丝及其制备方法，所述铝合金导线由下述重量百分比的元素组成：Zr：0.01～0.1%，B：0.01～0.2%，Si：0.01～0.2%，Fe：0.05～0.3%，Mn：0.2～0.5%，Er：0.01～0.15%和/或Y：0.01～0.15%，还含有V、Ti、Cr中任意2种或3种元素，其余为Al和不可避免的微量杂质；所述V：0.1～0.15%，Ti：0.01～0.05%、Cr：0.1～0.15%。所制得的耐热铝合金导线的抗拉强度大于180MPa，导电率≥61％IACS、耐热温度≥120℃（180℃条件下保温1小时剩余强度＞90％）。这种方法制造的导线整体抗拉强度低，通常只用于100m及以下小档距配电线路运行，在110kV及以上输电线路中，导线仍需要额外加入钢芯等加强芯整体提高导体抗拉强度。

【发明内容】

为克服上述问题，本发明采用微合金化，控制多种合金元素含量，并采用稀土钆、铒改性，制造具有导电率≥61％IACS、抗拉强度大于220MPa，耐热温度≥120℃（180℃条件下保温1小时剩余强度＞90％）的非热处理型耐热铝合金单丝，为制备高导电耐热铝合金导线提供原料基础，使耐热铝合金导线达到提高输送容量、降低输电线路损耗的目的，从而满足大容量输电线路的建设需求。

为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

一种非热处理型耐热铝合金单丝，由下述重量百分比的合金元素组成：Cu：0.1～1.5％，Zr：0.01～0.1％，B：0.01～0.2％，Si：0.01～0.2％，Fe：0.05～0.3％，Mn：0.2～0.8％，Er：0.01～0.2％，Gd：0.01～0.2％，和从V、Ti、Cr中选出的任意2种或3种元素，其余为Al和不可避免的微量杂质；

优选的，所述V、Ti、Cr的中任意2种或3种元素重量百分比之和为0.01～0.35%。

另一优选的，所述V、Ti、Cr的重量百分比分别为V：0.01～0.15％，Ti：0.01～0.05％，Cr：0.01～0.15％。

本发明所述的一种非热处理型耐热铝合金单丝，其中，Er和Gd的的重量百分比之和为0.05%～0.3%。

本发明所述的一种非热处理型耐热铝合金单丝，其中，V、Ti、Cr中任意2种或3种元素的重量百分比之和为0.03%～0.31%。

一种非热处理型耐热铝合金单丝的制备方法，包括下述步骤：

（1）冶炼：选取纯度≥99.8％的铝锭，根据铝锭化学成分选择合金元素添加量，将铝锭加热熔化后，在720～780℃下加入所述合金元素，得合金铝液；

（2）合金化：搅拌上述合金铝液，通入氩气除氢、除渣，在720～780℃下合金化25～50min；