[发明专利]一种高导电率耐热Al-Zr-Er合金导线材料及其制备方法

说明书

本发明提供了一种高导电率耐热Al‑Zr‑Er合金导线材料，所述合金含按质量百分比计的以下组份：Zr 0.02‑0.15％，Er 0.01‑0.2％，B 0.01‑0.04％，Fe≤0.20％，Si≤0.05％，(V+Ti+Cr+Mn)≤0.01％，余量为铝。该合金添加Zr元素的同时还添加了微量稀土Er元素对合金进行改性并优化调整合金元素含量，保证了合金力学性能，提高了导电率，制得的耐热铝合金单丝材料的导电率≥61.5％IACS，抗拉强度≥160MPa，延伸率＞3.5％，耐热温度≥150℃，于230℃下加热1h后强度残存率大于90％。

技术领域

本发明属于铝合金技术领域,具体涉及一种高导电率耐热Al-Zr-Er合金导线材料及其制备方法。

背景技术

耐热铝合金导线是一种性能良好的特种扩容导线，采用大容量耐热铝合金导线进行现有线路扩容改造，在尽量不更换杆塔的原则下，不但能提高线路的输送能力，并且能降低工程的整体造价。目前现有的耐热铝合金导线耐热温度为150℃的产品导电率仅为60％IACS，难以满足远距离、大容量输电线路建设工程及电网扩容改造工程的需求。随着经济的快速发展，电力需求逐年攀升，如何提高输电效率、降低线路损耗等问题日益显示其迫切性。而提高导线导电率是降低输电损耗最有效的方法。高导电率耐热铝合金导线可以在较高运行温度下稳定工作，允许承载的电流更大，既可提高线路运行的安全性、稳定性，还可减少施工、维护成本，延长输电线路寿命和节约线路走廊资源，同时还可减少碳排放，具有显著的经济效益和社会效益。在城网线路扩容改造工程中，尤其在线路走廊狭窄地区，用截面规格相近的高导耐热导线更换在役导线，可提高输电容量40％～60％，不需要更换铁塔也能满足强度和导线对地弛度安全的要求，可大量节约工程投资。

而对于耐热铝合金导线来说，在现有基础上提高1％导电率的技术壁垒难度极大。日本早在1970年就已实现60％耐热铝导线的工业化应用，但直到2010年仍然没有完全突破61％IACS，使用温度150℃的耐热铝导线的工程化应用。日本输电线市场占用率高达70％的耐热铝导线的导电率仍为60％IACS。而在我国将普通硬铝导线的导电率从60％IACS提高到61％IACS这一过程用了几十年时间。这其中，上海电缆研究所黄崇祺院士为我国电工用铝导体和稀土电工铝导体提高导电率、解决量大面广的国产的材料来源和达到工业化的稳定生产做出了突出贡献。对于Al-Zr系耐热铝导线其在长达1000h的极限退火条件下，导电率极限为62％IACS。我国耐热铝导线在长达20年时间内长期处于58％IACS导电率级别，导致线损增加，综合经济效益较差。因此，在较低成本下，突破导电率大于61％IACS，使用温度150℃的耐热铝合金导线技术难度较大，而提高导电率带来的经济和社会效益巨大，符合现有技术中人们对于加快资源节约型，环境友好型智能电网建设的期待。

专利201010106186.0发明了一种高导电非热处理型稀土耐热铝合金导体材料，各种元素的质量百分比如下：Zr 0.03-0.06％，Er 0.05-0.20％，Y 0.10-0.25％，Fe 0.05-0.12％，Ti0.01-0.03％，杂质元素Si≤0.06％，其他杂质含量≤0.10％，其余为铝。其加入多种稀土元素，导电率仅为60％IACS。专利201010593503.6提供了一种高导电耐热铝合金导线及其制备方法，铝合金导线的化学成分及质量百分比为：Zr 0.1-0.3％，Y 0.02-0.2％，Sc 0.01-0.15％，其余是Al和不可避免的其它杂质元素，退火后导电率为61％IACS。但是上述专利合金往往通过添加多组元稀土元素Er，Y等和贵金属元素Sc，铸锭制备工艺复杂，热处理和制备过程难控制，并且使得合金成本较高，不适用于工业化大批量推广应用。

因此，需要提供一种既能保证较高载流量的同时，又能提高耐热铝合金的导电率，减少输电线损的适用于工业化大批量推广的合金导线。

发明内容