[发明专利]一种大稀土含量的高强高导耐热铝合金导线及其制备方法

说明书

本发明提供一种大稀土含量的高强高导耐热铝合金导线及其制备方法，所述导线由下列重量百分含量的元素组成：锆Zr为0.1～2％，镧La为2～5％，铈Ce为2～6％，Y为2～6％，铁Fe为0.05～0.20％，硅Si为0.05～0.10％，其他杂质元素含量≤0.10％，其余为铝。本发明还提供上述导线的制备方法。本发明耐热铝合金导线的抗拉强度达到320MPa，导电率可达60％IACS，长期运行温度可达到300℃，且经得起280℃下加热1小时的考核运行，强度不降反升。400℃下加热1小时考核运行，强度残存率大于97％。

技术领域

本发明涉及铝合金导线技术领域，具体地，涉及一种架空供电输变线路上所使用的高强度、高导电和耐热铝合金导线及其制造方法。

背景技术

随着我国国民经济的高速发展，输电线路向高压化、远距离化和大容量化方向发展。而目前我国城乡供电输变线路上所使用的耐热导线，一般由普通的耐热铝合金单线和普通镀锌钢丝绞合而成。这种普通耐热导线，一般长期运行温度不超过150℃，较普通导线只能提高载流量1.6倍，提高容量不大，且电导率在60％IACS以下，导电率低，线损较大。若想要增加输电容量而运行温度不变，必须新增输电线路或者加大导线截面积，这两种措施都会遇到增加投资，费用高昂，改造铁塔和扩大架线占用宝贵的土地资源等诸多困扰。

而作为加强元件的普通镀锌钢丝，预热后线膨胀系数大，输送电容量增加后，导线温度升高，弧垂增加，影响线路的安全运行。根据我国“西电东送”、“全国联网”的战略部署，远距离、大容量输电线路的建设势在必行，同时也对输电导线提出了更高的要求。

经检索，中国发明专利CN201210189763.6，公开了一种高强高导耐热铝合金导线及其制备方法，其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。该专利中报道的耐热铝合金是基于析出强化的，其强化效果来自于热处理后形成的L12结构的Al₃Zr弥散强化相。该弥散强化相与铝基体具有共格关系，钉扎在晶界处，起到抑制再结晶粗化的作用。Zr在铝中的扩散系数很低，从而保证了Al₃Zr弥散强化相的热稳定性与抗颗粒粗化的能力。但是，热处理所用的时间就会变长。另外，Zr具有较大的偏析系数，易产生无析出带，对材料的强度造成了一定有害影响。微量Y的加入起到了促进Al₃Zr形核析出的作用，微量La,Ce的加入在铝基体中形成了Al₁₁(La,Ce)₃颗粒相，起到增加耐热相的作用。Fe和Si属于不可避免的杂质含量。

然而，基于析出强化的铝合金，其要求合金元素在铝合金中有一定的固溶度，再通过后续的时效热处理析出弥散型共格强化相。但是，元素的固溶会导致电导率急剧下降。

发明内容

针对现有技术中的缺陷，本发明的目的是提供一种大稀土含量的高强高导耐热铝合金导线及其制造方法。

根据本发明的一个方面，提供一种大稀土含量的高强高导耐热铝合金导线，由下列重量百分含量的元素组成：锆Zr为0.1～2％，镧La为2～5％，铈Ce为2～6％，Y为2～6％，铁Fe为0.05～0.20％，硅Si为0.05～0.10％，其他杂质元素含量≤0.10％，其余为铝。

优选地，所述大稀土含量的高强高导耐热铝合金导线由下列重量百分含量的元素组成：锆Zr为0.2～1％，镧La为2～3％，铈Ce为2～3％，Y为2～4％，铁Fe为0.05～0.20％，硅Si为0.05～0.10％，其他杂质元素含量≤0.10％，其余为铝。

根据本发明的另一方面，提供一种上述大稀土含量的高强高导耐热铝合金导线的制备方法，即：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。