[发明专利]Al-Si-Mg-Fe-Cu导电合金杆及其制备方法

说明书

本发明属于金属材料技术领域，具体涉及一种Al‑Si‑Mg‑Fe‑Cu导电合金杆及其制备方法。所述导电合金杆以质量百分比计，其元素组成为，Si：3.8‑4.0％，Mg：0.5‑0.8％，Fe：0.1‑0.3％，Cu：0.08‑0.1％，B：0.05‑0.1％，Sr：0.01‑0.04％，其余为Al。本发明在合金熔炼过程中中加入B和Sr进行硼化及变质复合处理，浇铸成铸件后，利用挤压变形，固溶、时效热处理改变共晶Si、AlFeSi、Mg₂Si等第二相的颗粒尺寸和分布，使其呈现细小颗粒状、弥散分布。本发明导电合金杆具有优异的力学性能，良好的导电率，且成本低、工艺简单、成品率高。

技术领域

本发明属于金属材料技术领域，具体涉及一种Al-Si-Mg-Fe-Cu导电合金杆及其制备方法。

背景技术

铝合金导电材料是目前电气工业的重要基础材料之一。铝及铝合金具有密度小、比强度高、导电导热性能好等优点，在汽车制造、航空航天等领域得到广泛应用。近年来，随着电气电工行业的发展，铝及铝合金越来越多地应用于电线电缆、电器开关等领域，以取代目前广泛应用的铜及铜合金导体。从国家资源战略的角度，扩大铝合金导电材料在电线电缆产品中的应用范围，“以铝节铜”成为导电材料的一个重要发展趋势并且对于产业的可持续发展具有重要战略意义。

目前，铝合金导电材料广泛应用于架空输电线、大跨度电线、电力电缆和通信电缆等领域。其中，架空输电线要求铝合金材料具有低密度、低线损、高强度、抗蠕变、耐高温、耐腐蚀等特性，尤其是要求其抗拉强度不低于300MPa，导电率高于53.0％IACS。亚共晶Al-Si合金具有流动性好、导电导热性好、力学性能优异等特性，常用于制作架空输电线，其应用可加大杆塔档距、减少杆塔用量、减少线路损耗、降低项目总成本等。但是，亚共晶Al-Si合金的导电性与力学性能兼顾性差，很难同时满足架空输电线的性能需求，成为限制其推广应用的瓶颈问题。

中国专利CN103397226A公开一种元素组成含有Al、Si、Mg、Fe、Cu、Zn及B的铝合金杆材，其组成元素的含量极低，特别是Si元素含量仅为0.08％-0.1％，相应合金导电率仅为59.5％-60％，且未提及该材料的力学性能。中国专利CN104805335A公开一种低电阻率铝合金杆，其组成元素含量均较低，其中Si元素含量0.04％-0.06％且含有稀土元素，其目的是仅利用稀土来提高合金的导电率。

现有技术中，导电铝合金的组成元素含量较低，获得的铝合金杆强度不高，属于中强度铝合金，废品率较高，而废品产生的主要原因是由于中强度铝合金杆工艺性能波动引起断线，以及电性能波动引起电阻率超标，如此高的废品率不仅降低了中强度铝合金杆的生产效率，而且加大了中强度铝合金杆的生产成本。通常条件下，保持合金组成元素含量在低水平下可保证其导电率达到使用要求，但力学性能很难得到大幅度提升；提高铝合金组成元素的含量易导致铝合金导电率的迅速降低，从而很难满足铝合金有效传输电流的目的，增加电能损耗，故铝合金的导电率和力学性能的匹配性成为限制铝合金杆发展的瓶颈问题。

基于以上问题的存在，亟需研发一种既能保证良好的电导率又能满足力学性能的铝合金材料的制备方法。

发明内容

本发明的目的是提供一种高强、高导、高合金化的Al-Si-Mg-Fe-Cu导电合金杆；本发明同时提供其制备方法。

本发明所述的Al-Si-Mg-Fe-Cu导电合金杆，以质量百分比计，其元素组成为：Si：3.8-4.0％，Mg：0.5-0.8％，Fe：0.1-0.3％，Cu：0.08-0.1％，B：0.05-0.1％，Sr：0.01-0.04％，其余为Al。