[发明专利]一种用于制造输电线路架空导线的高韧性高导电率的耐热铝合金材料

说明书

【技术领域】

本发明涉及一种电力行业输电线路架空导线，具体讲涉及一种用于制造输电线路架空导线的高韧性高导电率的耐热铝合金材料。

【背景技术】

上世纪20年代，已将铝合金导线应用于高压输电线路，从20世纪50年代开始，铝合金导线已被广泛采用，一些地方输电线路50％以上采用铝合金导线，有的地方高达80％以上。由于铝合金导线的技术性能优越，运行效果良好，特别是在超高压线路和大跨越线路上使用效果更好，因而逐渐被世界各国广泛采用。

由于覆冰、一定风速等均会使架空导线发生振动、甚至舞动，由此产生的可能的微动磨损行为将对铝合金材料造成损伤。在制备过程及服役条件下的铝合金不可避免地会存在着小裂纹或者是类似的各种缺陷，这就要求铝合金不但要有较高的能够抵抗材料变形的强度，也要有较好的韧性能够抵抗微小裂纹的扩展，所以铝合金强度的高低和韧性的好坏决定了使用寿命的长短。耐热铝合金导线在服役过程中容易受到自然界各种外力的影响，因此要求提高耐热铝合金导线的耐热性使其在工作条件下具有较高的强度和较好的韧性，以提高抵抗变形和阻止微小裂纹扩展的能力，降低导线的弧垂和延长使用寿命。

基于以上研究及应用背景，亟需研发高韧性高导电耐热铝合金导线以适应电力行业发展需要，本发明采用微合金化，控制多种合金元素含量，并采用Be改性，制造具有导电率为61％IACS的耐热铝合金单丝，通过以碱土金属代替部分稀土来降低成本，为制备高韧性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、降低输电线路损耗及抗自然灾害能力的目的，从而满足大容量、长距离输电线路及城市扩容改造的建设需求。

【发明内容】

电力行业中应用于输电线路架空导线对线路安全、节能降耗、节约走廊、性价比提出了更高的要求，本发明针对上述需求，提供了一种应用于输电线路架空导线中的高韧性高导电率耐热铝合金材料，实现了延伸率及导电率提高的前提下不降低其耐热特性技术突破。主要采用控制多元合金含量，生产出具有61％IACS(20℃)导电率，耐热温度≥150℃，延伸率≥3.0％的耐热铝合金材料。

为实现上述目的的，本发明采用以下技术措施：

本发明提供了一种高韧性高导电率的耐热铝合金材料，包括锆0.03～0.2％，铍：0.001～0.1％，硼：0.01～0.25％，余为铝的含量和不可避免的微量杂质。

本发明提供的高韧性高导电率耐热铝合金材料，其中，铝合金材料包括锆0.05～0.2％，铍：0.002～0.1％，硼：0.02～0.25％，余为铝的含量和不可避免的微量杂质组成。

本发明提供的高韧性高导电率耐热铝合金材料，其中，铝合金材料含有钇：001～0.15％。

本发明提供的高韧性高导电率耐热铝合金材料，其中，铝合金材料由锆0.09～0.2％，铍：0.005～0.1％，钇：0.01～0.15％，硼：0.04～0.25％，余为铝的含量和不可避免的微量杂质组成。

本发明还提供了一种制备高韧性高导电率耐热铝合金材料方法，包括下述步骤：

1)将除Be和Zr外的其余元素加入熔化的纯铝锭中后加热至650℃～740℃时加入Be和Zr；

2)对步骤1)得到的铝液进行除氢、除渣、精炼，在720～740℃下，搅拌35～40分钟；

3)将步骤2)得到的铝液进行浇铸、挤压后进行拉丝，得到铝合金单丝。

其中步骤1)中Be和Zr为中间合金体Be-Al和Zr-Al；步骤1)中在670℃～700℃时加入Be-Al中间合金后在740℃加入Zr-Al中间合金。

本发明提供的铝合金材料的导电率≥61％IACS(20℃)，耐热温度≥150℃(230℃条件下保温1小时剩余强度>90％)，延伸率≥3％。

本发明提供的的高韧性高导电率耐热铝合金材料用于制造输电线路架空导线领域中。

本发明中采用的各合金元素的作用及机理如下：