[发明专利]一种铝导线用Al-Ti-B细化剂的制备方法

说明书

本发明公开了一种铝导线用Al‑Ti‑B细化剂的制备方法，所述Al‑Ti‑B细化剂通过两步法制备。首先在高温下制备含有过量Ti的Al‑5Ti‑1B中间合金，使中间合金中在富Ti熔体中形成表面具有单层TiAl₃层的高效TiB₂粒子，然后将该Al‑5Ti‑1B中间合金中熔体降温，在低温下加入Al‑B中间合金熔体，使过量的Ti转化为TiB₂，同时保留具有单层TiAl₃层的高效TiB₂粒子，最终制备含有高效TiB₂粒子但不含过量Ti的铝导线用细化剂。采用该发明制备的细化剂可以使得铝导线获得良好的细化效果，同时保持优良的导电性能。

技术领域

本发明涉及金属材料领域，尤其涉及一种铝导线用Al-Ti-B细化剂的制备方法。

背景技术

铝及其合金密度低，比强度高，同时具有优良的导电性能，是电力输送领域广泛应用的材料。上世纪初，美国、德国等国家最先将铝及其合金做为导线应用于架空导线领域，我国也自上世纪六十年代开始应用铝合金导线。当前，架空导线应用最广的是钢芯铝绞线。此外，随着高强铝合金的发展，铝合金芯铝绞线应用也越来越广泛，其采用高强度铝合金导线做芯，采用硬铝导线做主要传输载体，它的优越性在于高强铝合金密度相对钢丝小，导线重量轻。随着硬铝导线的推广应用，在保证铝导线性能的同时，对于铝导线的力学性能要求越来越高。而晶粒细化是提高合金性能的最为有效的手段之一，此外，晶粒细化还有利于改善合金塑韧性，从而有利于导线的后续轧制和拉拔。但是对于铝及其合金而言，晶粒细化往往会导致铝及其合金导电性能的显著降低。这主要由两方面原因造成：一方面晶粒细化使铝晶界面积增加，而晶界对电子具有散射作用，晶界面积的增加使导电性能下降；另一方面，当前使用的铝合金细化剂主要为含TiB₂粒子的Al-Ti-B中间合金，而实践表明，只有Al-Ti-B中间合金中含有远大于形成TiB₂所需要的钛时，其才能具有良好的细化效果，即含有过量的Ti，过量的Ti的作用一是在TiB₂合成过程中使其表面形成单原子层TiAl₃，从而使TiB₂具有高效的细化能力[Z.Fan,Y.Wang,Y.Zhang,T.Qin,X.R.Zhou,G.E.Thompson,T.Pennycook,T.Hashimoto,Grain refining mechanism in the Al/Al-Ti-B system,Acta Mater.84(2015)292–304；Y.Wang,C.M.Fang,L.Zhou,T.Hashimoto,X.Zhou,Q.M.Ramasse,Z.Fan,Mechanism for Zr poisoning of Al-Ti-B based grain refiners,Acta Mater.164(2019)428–439]，二是在细化过程中阻碍晶粒长大，辅助细化。但是对于铝导线而言，过量钛会固溶到铝基体中，从而严重降低导线导电率。因此，当前用铝合金细化剂在细化铝导线时难以兼顾良好的细化效果和优良的导电性能。

发明内容

本发明旨在提供一种铝导线用Al-Ti-B细化剂的制备方法，用该方法制备的Al-Ti-B细化剂能够在具有良好细化效果的同时，保证铝导线优良的导电性能。

所述铝导线用Al-Ti-B细化剂的制备方法，其基本原理是首先制备含有过量Ti的Al-5Ti-1B中间合金，使中间合金中形成表面具有单层TiAl₃层的高效TiB₂粒子，然后在低温Al-5Ti-1B中间合金中熔体中，再加入一定量Al-B中间合金，使过量的Ti转化为TiB₂，同时保留具有单层TiAl₃层的高效TiB₂粒子。最终制备含有高效TiB₂粒子但不含过量钛的Al-Ti-B中间合金细化剂。由于该细化剂中含有高效TiB₂粒子，其仍具有良好的细化效果，同时由于过量钛转化为TiB₂，降低了其对导线导电率的不良影响，使细化后的导线具有优良的导电性能。