[发明专利]一种铝合金材料及其制备方法与应用

说明书

本发明提供一种铝合金材料及其制备方法与应用。铝合金材料按照质量百分比，包括：B：0.002‑0.01％、Si：0.001‑0.05％、Fe：0.25‑0.6％、Cu：0.1‑0.3％、Ni：0.05‑0.2％、(Cr+Mn+V+Ti)≤0.01％，余量为铝及其他不可避免的杂质。上述铝合金材料的制备方法包括依次进行的炉料熔炼、精炼、浇铸、轧制、拉丝步骤，拉丝后将铝合金材料于300‑320℃下进行退火处理。上述制备方法制备的铝合金材料用作铝芯电力电缆的铝芯导体。通过本发明的各元素组成的相互作用，使得铝合金材料不但具有较高的导电率，而且具有较高的抗拉强度、延伸率和较优的抗压蠕变性能。

技术领域

本发明涉及铝合金材料的技术领域，具体涉及一种铝合金材料及其制备方法与应用。

背景技术

我国自然资源中盛产铝而匮乏铜，随着铜战略资源材料在各行业应用的广泛深入，受制于铜资源匮乏引起电工用铜材料近年来价格波动较大。铜价的居高不下，导致国内电力电缆行业“以铝代铜”、“以铝节铜”的技术需求迫切，研究及应用铝芯电力电缆受到越来越多的关注。

铝芯电力电缆的导体材料成本明显低于铜芯电缆，同等电气性能使用条件下，铝芯导体电缆与铜芯电缆相比，电缆导体材料成本可减少20％以上。同时，由于铝芯导体电缆重量轻，转弯半径小、反弹性小等特点，具有灵活多变的安装方式，安装成本平均可节约30％左右，且可缩短安装时间。

但是，相比较铜芯电缆的广泛应用，铝芯导体电缆在国内使用占比非常小，且主要集中在35KV及以下的电压等级的配电网工程中。近年来，随着欧美国家铝芯电力电缆的逐步发展和使用，为铝芯电力电缆的应用带来了新的契机。但是目前国内的铝芯电力电缆的发展仍然具有导电率和延伸率、抗压蠕变性能难以平衡的不足，在提高了铝芯电力电缆导体的导电率后，难以兼顾其延伸性能和抗压蠕变性能，较大程度上限制了铝芯电力电缆的推广使用。

发明内容

本发明要解决的技术问题在于克服现有技术中的铝芯电力电缆导体的导电率和延伸率、抗压蠕变性能难以平衡，造成在提高了铝芯电力电缆导体的导电率后，难以兼顾其延伸性能和抗压蠕变性能，导致限制了铝芯电力电缆导体的使用的缺陷。

为此，本发明提供一种铝合金材料，按照质量百分比，包括：

B：0.002-0.01％、Si：0.001-0.05％、Fe：0.25-0.6％、Cu：0.1-0.3％、Ni：0.05-0.2％、(Cr+Mn+V+Ti)≤0.01％，余量为铝及其他不可避免的杂质。

本发明提供一种制备方法，适于制备前述的铝合金材料，该制备方法包括依次进行的炉料熔炼、精炼、浇铸、轧制、拉丝步骤，拉丝后将铝合金材料于300-320℃下进行退火处理。

可选的，所述退火时间为4-6h。

可选的，所述炉料熔炼步骤中需要加入硼元素进行硼化处理，所述硼化处理的温度为740-750℃，硼化处理过程中进行至少3次的电磁搅拌。

可选的，所述精炼步骤中精炼温度为730-740℃，精炼时向熔炼得到的合金液体中通入氮气和精炼剂，后搅拌、静置然后扒渣。

可选的，所述精炼剂按照质量百分比，包括NaCl：20-30％、KCl：30-45％、Na₃AlF₆：15-20％、CaF₂：10-20％；所述精炼剂的投入量为炉料的0.2-0.25wt％。

可选的，浇铸前先将精炼后的炉料于710-720℃下过滤。

可选的，所述浇铸步骤中将精炼后的炉料浇铸于经230-250℃下预热1-1.5h的模具中。

可选的，所述拉丝步骤中拉丝速率为6-8m/s，拉丝温度为40-50℃。

前述的制备方法制备的铝合金材料用作铝芯电力电缆的铝芯导体。