[发明专利]一种亚微米TiB2

说明书

本发明公开了一种亚微米TiB₂复合铝导线及其制备方法，其是利用海绵钛、硼含量为0.5‑5％的铝硼中间合金以及工业纯铝制备而成，本发明通过熔体中溶解态的钛与硼反应自生形成亚微米乃至纳米TiB₂，然后控制熔体保温时间，在TiB₂形成后迅速通过连铸连轧制备铝合金杆，以减少保温过程中TiB₂粒子的长大，最后通过连铸连轧和拉拔得到亚微米TiB₂复合铝导线。本发明的亚微米TiB₂复合铝导线兼具较高的力学性能和优良的导电性能。

技术领域

本发明涉及金属材料领域，尤其涉及一种亚微米TiB₂复合铝导线及其制备方法。

背景技术

铝及其合金是电力输送领域广泛应用的导线材料。近年来，随着电力和电器工业的不断发展，对铝合金导线的性能提出了更高的要求，开发兼具高的力学性能和优良导电性能的高强高导铝导线是铝导线开发和研究的重点方向。当前为实现铝导线的高强高导特性，采取的主要措施是微合金化，例如史宏伟等公开了一种高强度的铝合金导线及其制备方法(申请号：201410517710.1)，通过在铝合金中添加微量Pt等贵金属元素，在有效提高铝导线力学性能的同时，提高其导电率。除微合金化外，通过将具有较高导电性能的材料与铝及其合金复合，也是制备高强高导铝导线的重要手段。例如，郭建明等发明了一种纳米碳管复合铝导线的制备方法(专利号：CN 102864345 B)，该方法通过碳纳米管与铝合金的复合，在大幅度提高铝合金导线强度的同时改善导电性，制备的铝导线抗拉强度达到500Mpa以上，高导导电率可达到60％IACS以上。但上述方法中所用Pt、碳纳米管等较为昂贵，大大增加了铝导线的成本。

发明内容

本发明旨在提供一种低成本亚微米TiB₂复合铝导线及其制备方法。用该方法制备的铝导线不仅具有高的强度等力学性能，同时具有良好的导电性能。

所述亚微米TiB₂复合铝导线及其制备方法，其基本原理是通过将高温铝硼熔体加入到铝钛合金熔体中，使溶解态的钛与硼自生反应形成亚微米乃至纳米 TiB₂，然后控制熔体保温时间，在TiB₂形成后迅速通过连铸连轧制备铝合金杆，以减少保温过程中TiB₂粒子的长大，最后通过拉拔得到亚微米TiB₂复合铝导线。

本发明的亚微米TiB₂复合铝导线，按重量百分比包含TiB₂增强相及如下元素：TiB₂：0.5％-3％，Fe：0.10-0.25％，Si：0.05％-0.15％，其余为Al及杂质，所述杂质中Ti、V、Mn和Cr杂质元素之和≤0.01％。

本发明的亚微米TiB₂复合铝导线的制备方法，包括以下步骤：

(1)原料准备：根据最终制备的铝导线的成分称取适量纯度＞99.7％工业纯铝、纯度＞99.0％海绵钛及硼含量为0.5％-5％的铝硼中间合金。其中所用海绵钛的质量与铝硼中间合金中硼的质量比值为2.2:1，工业纯铝分为两份，其中一份的量占总工业纯铝的2/3至4/5。

(2)制备铝钛合金熔体：将步骤(1)中称取的2/3至4/5份的工业纯铝放入中频感应电炉中熔化，在690℃-740℃之间精炼、除气、除渣，然后升温至850 ℃-1000℃之间后，加入步骤(1)中称取的海绵钛，具体温度的确定取决于加入钛的量，保温温度需保证尽可能多的钛不以TiAl₃的形式存在，而以溶解态存在，最终得到铝钛合金熔体。

(3)制备铝硼合金熔体：将步骤(1)中称取的铝硼中间合金在另一中频感应炉中熔化并加热至950℃-1150℃之间，静置5-10min，得到铝硼合金熔体。