[发明专利]高导电率高硅铝基合金及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种制备高导电率高硅铝基合金的方法。

技术背景

一直以来，铜及铜合金因为其优良的导电性能，一直被看是制造导电材料的首选，但 是随着全球铜资源量的急剧减少和日趋殆尽，铜的交易价格开始飞速上涨。根据最新资料 显示，目前每吨铜的交易价格达到7000美元左右，如此高额的投资成本致使铜导线等产品 的价格上涨，使得世界电力工作者清醒地认识到改善或者寻找一种新的电力输送线路的重 要性和紧迫性。而且铜价的飞涨，也使得国内外众多大中型制造加工企业，纷纷开始寻找 铜及其合金的替代品。

相比较，目前每吨工业铝的市场交易价格仅为2800美元左右，因此，寻找一种替代铜 合金的铝合金材料成为世界瞩目的焦点问题。

我国在20世纪80年代曾开展过这方面的研究工作，但是都是集中高纯度铝合金方向，即 一味追求降低铝合金中杂质元素的含量(Si，Fe，Ti，Cu等＜1％)，以期提高导电率。因此，许 多厂家不得不采用Si含量较低的进口铝与国产铝混掺的方法，将Si含量降到0.08％wt以下， 然后再用硼化处理去除进口铝中引入的Ti、Cr、Mn等杂质元素。显然，这种做法既不经济也 不合理，虽然高纯度铝硅合金满足了导电性要求(IACS＞45％)，但是由于合金中硅含量过低， 导致合金强度低下、耐磨性不高，仍然无法满足长距离输电的要求。但是，目前正是我国和 世界经济发达国家的电力工业飞速发展的黄金时期，大容量导线是在全球电力行业的需求正 不断增长，新线路输电容量不断增大，老线路增容改造迫在眉睫。因此，制备一种高硅高导 电性铝合金的意义和重要性不言而喻。

近些年来，许多发达国家也开始积极探索高硅铝合金导电性能的问题，并且研究出一批 具有某种特性的导电铝合金，如美国的5005合金，8076合金；瑞士的Ductalex合金；意大利 的Alhoflex等。其中以日本在该领域的研究最为活跃，先后发展了高强度铝、超耐热铝等， 但这些热点基本上集中于发展特殊用途的铝合金为目的，真正提高高硅铝合金导电性能，探 索高硅铝合金导电机理的并不多。相对于国外，我国对于高硅铝合金导电性能方面的探索研 究更少，国内科研机构对于高硅铝合金的研究大多侧重如何提高硅元素在铝基体中溶解度， 如何提高高硅铝合金的强度、耐摩性、耐热性等方面。而且，国内科研机构目前只一味的强 调利用高硅铝合金在电子封装材料方面热膨胀系数小、耐摩擦等优势，却忽视了如何提高高 硅铝合金导电率，使其满足工业用导线导电率，使其用于输电线路。

因此，通过对对高硅铝合金导电机理的深入研究，找出硅元素降低铝基体导电率的根本 原因，从而采用简便易行的制备方法得到高导电率的高硅铝合金，再加上高硅含量铝合金本 身良好的强度，耐摩性等良好机械性能，那么将来，用性能优异的高硅铝合金代替目前输电 行业中昂贵的铜导线将不是问题。

发明内容

本发明根据现有技术中的不足，提供一种易制备，具有良好导电率，力学性能和热稳 定性能的高硅铝基合金材料。

为实现上述目的，本发明通过以下技术方案实现：

一种制备高导电率高硅铝基合金的方法，其特征在于，包括如下步骤：

a、用纯Al、Si、M合金熔炼得到预制合金Al-aSi-bM，其中，M为稀土、Nb、Fe、Cu、 Zr、Ti、V、Cr中的一种或几种，5≤a≤60，0.1≤b≤10；

b、将得到的预制合金Al-aSi-bM放入真空感应熔炼炉中，熔炼完毕，再用氮-氩混 合气体保护将熔融态Al-aSi-bM母合金喷射成型；

c、将喷射成型态Al-aSi-bM合金放入热挤压机中挤压成型；

d、对热挤压后得到的Al-aSi-bM合金进行多道次冷轧。

所述的铝基合金母合金的表达式为Al-aSi-bM，其中a、b为以100份铝基合金总重量 份数为基础计，Si和M分别占有的重量份数，a为5-60，b为0.1-10，余量为Al。

步骤a中，所用的铝和硅的原料纯度在99.5％以上，若M为Nb、Fe、Cu、Zr、Ti、V、 Cr元素中的任意一种，Nb、Fe、Cu、Zr、Ti、V、Cr原料纯度不低于99％，若M选取稀土 元素，则为混合稀土，主要合金元素Ce占混合稀土质量40％以上。以纯铝粉、硅的块材、 M的块材为原料，各元素按所需的质量百分比配成原料后，通过真空熔炼炉制得预制合金 Al-Si-M.。