[发明专利]一种高锆铝合金线坯制备方法

说明书

本发明公开一种高锆铝合金线坯的制备方法，属于材料制备领域。本发明所述方法：在汇聚型惰性气流约束下，熔液流入挤压轮槽，并在挤压轮槽内向两侧流动；轮槽内的熔液在轮槽上方气孔喷出的惰性气体的作用下，沿轮槽铺展开来，熔液表面快速凝固；呈半固态的合金坯料随轮槽向模腔运动，在堵头处受阻后开始在轮槽内堆积，当坯料充满堵头前的挤压型腔时，剩余液相与液氮冷却的模腔接触，快速凝固为固相；固态坯料在挤压轮槽侧边摩擦力的推动下，转入进料孔，并从模具中挤出形成合金杆。本发明可实现高锆铝合金线坯的连续制备，产品性能好，工艺流程短，生产效率高，且模腔模具使用寿命长。

技术领域

本发明涉及一种高锆铝合金线坯制备方法，属于材料制备领域。

背景技术

耐热铝合金导线的允许使用温度(150℃)明显高于普通硬铝线(90℃)，在不改变铁塔高度和线路走廊的情况下，仅用耐热导线替换普通硬铝线，便可使线路容量增加60％以上，经济效益和社会效益十分显著。

Al-Zr合金很适合用于制备耐热铝合金导线，其主要优点如下：(1)合金中细小弥散的Al₃Zr(L1₂)相可钉扎位错以提高合金强度，同时可阻止亚晶界的迁移与合并以提高合金的再结晶温度；(2)Al₃Zr(L1₂)相与基体间具有良好的共格关系(失配率仅为0.8％)，可减小界面能、降低第二相粗化的驱动力，使其具有高温稳定性；(3)平衡状态下，Zr在Al基体中的固溶度极低，如400℃时，其固溶度仅为0.0005at.％，这不仅有利于进行热处理强化，而且有助于延缓弥散相的粗化，同时对合金导电率的提升也十分有益；(4)Zr在Al基体中的扩散速率很低，如400℃时，其扩散系数仅为1.2×10^-20m²/s，有利于抑制弥散相的粗化，使其在高温下仍可有效阻碍位错运动；(5)价格低廉，利于工业化应用。因此，自上世纪五十年代以来，该系列合金已引起众多研究者的关注。

Al-Zr合金的主要问题在于平衡凝固时可固溶于铝基体中的Zr元素含量较低，由Al-Zr二元合金相图可知，Zr在α-Al中的最大固溶度仅为0.28wt.％，在采用常规铸造、连铸连轧、连续铸挤等技术制备合金时，Zr的添加量会受到限制，这制约了合金强度水平的进一步提升；因此，为研发强度更高的耐热铝导线，急需探索高锆铝合金线坯的制备新技术。

发明内容

本发明的目的在于提供一种高锆铝合金线坯的制备方法，具体包括以下步骤：

(1)将高锆铝合金熔液在感应炉1内熔炼后倒入中间包2，惰性气体喷射装置4喷射出汇聚型惰性气体，汇聚型惰性气体流约束熔液从中间包2下方的导流管3流入挤压轮槽6，并在挤压轮槽6内向两侧流动。

(2)挤压轮槽6内的熔液在挤压轮槽6在惰性气体喷射装置4喷出的惰性气体的作用下，沿挤压轮槽6铺展开来，在上有惰性气体的对流传热，下有挤压轮槽的传导传热，在双重传热作用下熔液表面开始快速凝固。

(3)呈半固态的合金坯料随挤压轮槽6向模腔7运动，在堵头处受阻后开始在挤压轮槽6内堆积，当坯料充满堵头前的挤压型腔时，剩余液相与液氮冷却的模腔7接触，快速凝固为固相；固态坯料在挤压轮槽6侧边摩擦力的推动下，转入进料孔，并从模具8中挤出形成高锆铝合金杆；高锆铝合金杆经人工时效后得到高锆铝合金线坯。

优选的，本发明步骤1中所述感应熔炼炉1位于中间包2的斜上方，便于合金熔液的倾倒转移；中间包2下的导流管3从惰性气体喷射装置4中的圆孔11穿过，导流管出口正对挤压轮槽6的最高点。

优选的，本发明所述导流管3内径为3-6mm。

优选的，本发明所述惰性气体喷射装置4底面上设有多个倾斜气孔12和多排竖直气孔13，倾斜气孔12均匀分布在圆孔11周围，各个气孔轴线延长线交于一点，交点距惰性气体喷射装置4底面的距离为20-50mm；竖直气孔13在圆孔11左右两侧对称分布，竖直气孔13正对挤压轮槽。