[发明专利]一种粉末冶金高强高导耐热铝导线及其制备方法

说明书

本发明提供了一种粉末冶金高强高导耐热铝导线及其制备方法：将气雾化的超细铝粉和粗铝粉以一定比例进行混合，通过热等静压技术获得胚料，再通过热挤压，拉拔成型工艺成功制备出性能优异的高强高导耐热铝导线。该导线由板条状超细晶粒构成，平均晶粒厚度小于1000nm，板条状超细晶粒的长度和厚度的比值的平均值大于5，晶界处分布着不连续的氧化物颗粒，且氧化物颗粒的平均尺寸小于50nm，其抗拉强度＞200MPa，导电率＞60％IACS，密度≤2.7g/cm³，230℃保温1h后强度保持率＞95％。与常规合金化方法相比，该发明具有原料成本低，无需添加昂贵的合金化元素，制备工艺简单，无需后续热处理等优点，适合大批量生产。

技术领域

本发明属于高强高导耐热铝导线领域，具体涉及一种粉末冶金高强高导耐热铝导线及其制备方法。

背景技术

随着我国社会经济快速发展，电力需求量也迅速增加，输电线路建设正朝着长距离，大跨度，超高压，大容量方向发展。目前，我国的高压架空输电导线普遍采用钢芯铝绞线，这种绞线重量大，耐热性能差，载流量受到限制，电能损失大，不能满足电力发展的需要。而耐热铝导线与钢芯铝绞线相比，因具备重量轻，弧垂小，耐热性好，载流量大等优点，更适合应用在超高压线路和大跨越线路，在线路弧垂相同的情况下，可以增加铁塔的档距或降低铁塔高度来减少土地占用和线路建设成本。但目前国内耐热铝导线的导电性能、耐热性能和力学性能等方面不能兼顾，因此我国耐热铝导线的使用率很低。为了满足我国西电东送，南北互通，全国联网的战略部署，迫切需要研究开发出高强、高导、耐热铝导线。

目前耐热铝导线的制备工艺通常为合金化方法制备胚料，然后通过挤压，拉拔，热处理等工艺成型单丝。这种方法存在的问题是在实际生产中，铝导线的耐热性和抗拉强度与导电率是相互矛盾的，因此在保证导电率的同时提高铝材的抗拉强度和耐热性，对添加合金种类及含量有很高的要求。这导致耐热铝导线原料成本高、回收难度高、铸造及后续热处理工艺复杂。

发明内容

为解决现有合金化方法制备高强高导耐热铝导线原料成本高、回收难度高、制备工艺复杂等问题，本发明提出了一种采用粉末冶金技术制备高强高导耐热铝导线及其制备方法：先将气雾化的超细铝粉(粉末颗粒尺寸范围：D＜1μm)和粗铝粉(3μm＜D＜5μm)以一定比例进行混合，通过热等静压技术获得胚料，再通过热挤压，拉拔成型工艺成功制备出性能优异的高强高导耐热铝导线。该导线由细小的板条状超细晶组织构成，晶界处分布着大量不连续的氧化物颗粒。该微观组织特征既保证了导线的高强度和高组织稳定性，又兼顾了导线的导电率。该导线的抗拉强度≥200MPa，导电率≥60％IACS，密度≤2.7g/cm³，230℃保温1h后强度保持率≥95％。与常规合金化方法相比，该发明具有原料成本低，无需添加昂贵的合金化元素，制备工艺简单，无需后续热处理等优点，适合大批量生产。

本发明的技术方案如下：

一种粉末冶金高强高导耐热铝导线的制备方法，主要包括以下步骤：

第一步：制粉及筛分

使用纯度≥99.7％的纯铝锭为原料，通过真空感应熔炼惰性气体雾化方法制备球形粉末，然后将粉末通过震动筛分和气流分级方法进行筛分，得到超细铝粉或超细铝粉和粗铝粉；

第二步：混粉

当第一步筛分得到的粉末为超细铝粉和粗铝粉时，使用V型混料机进行混粉；以超细铝粉体积分数不低于50％的比例，将超细铝粉和粗铝粉混合并放入料斗内搅拌；若第一步筛分得到的粉末仅为超细铝粉时，此步骤跳过；

第三步：真空除气

将第二步得到的粉末放入铝合金包套，然后在400-500℃条件下对包套进行高温除气处理；当包套内真空度优于2×10^-3Pa后，对包套进行封焊处理；

第四步：热等静压