[发明专利]一种耐热铝合金导体材料及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种电线电缆用导体材料，具体是指一种耐热铝合金导体材料及其制备方法，属于合金材料技术领域。

背景技术

随着电网负荷的增加，电力输送朝高压化、大容量化、远距离化方向发展，对输电导线提出了苛刻的要求，一方面要求输电导线具有较高的导电率，降低输送线损，提高输送效率，另一方面要求输电导线具有良好的耐热性能和抗弧垂特性，减少线路建设成本，节约紧张的走廊资源。但是，铝导体材料的导电性和耐热性能是一对矛盾体，两者往往陷入此消彼长的困境，是开发耐热铝导体材料的技术瓶颈。

微合金化是改善铝导体材料综合性能的最有效手段之一。Er是铝合金微合金化研究的热点，中国专利CN 101418401B公开发明了一种Al-Er合金导线材料，表明纯铝中添加适量Er可在保持较高导电率的前提下提高合金的硬度，然而该专利并未证实Er对耐热性能的有益作用。Zr是耐热铝导体材料中最常用的微合金化元素，中国专利CN 1924053A公开发明了一种含Zr的高导电超耐热铝合金导线，其Zr添加量数倍于普通耐热合金导线，Zr添加量过高时会显著减低导电率，采用长时间热处理能使部分固溶态Zr析出，在基体中形成弥散的Al₃Zr金属化合物，减小Zr对导电率的有害影响并提高耐热性能，因此该高导电超耐热铝合金导线生产时必须在一定温度下进行长时间的热处理，能耗较高且不易实现连续生产。Zr、Er具有相近的物理、化学性质，两者复合添加可对铝合金的耐热性能产生积极的影响，《稀有金属材料与工程》2009年第38卷发表论文“微量Zr、Er对Al-Zn-Mg合金组织与性能的影响”，表明Er、Zr复合添加能显著抑制Al-Zn-Mg合金的再结晶行为，大幅提高合金的耐热性能。本发明在工业纯铝中复合添加Zr、Er，并控制合理的Fe含量，无需热处理即获得一种耐热温度达到180℃的铝合金导体材料。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术之不足而提供一种组分配比合理、制备工艺简单，铸造后直接轧制即获得具有较高电导率以及较好耐热性能的耐热铝合金导体材料及其制备方法。

本发明一种耐热铝合金导体材料，包括下述组份按重量百分比组成：

锆    0.06-0.15％；

铒    0.15-0.30％；

铁    0.10-0.20％；

硅    ＜0.05％；

钛、钒、铬、锰元素总含量小于0.01％；余量为铝。

本发明一种耐热铝合金导体材料的导电率在59.5～60.5％IACS，长期耐热温度达到180℃，短期耐热温度达到210℃。

本发明一种耐热铝合金导体材料的制备方法，是取纯度大于99.7％的工业纯铝锭熔化，向熔体中加入锆、铒、铁的中间合金，于750℃-760℃保温，待中间合金完全熔化后，搅拌，将合金熔液降至730℃保温，依次进行精炼、静置、扒渣，然后通过连铸连轧获得耐热铝合金导体材料。

本发明一种耐热铝合金导体材料的制备方法中，所述纯度大于99.7％的工业纯铝锭中，含铁、硅的质量百分比为：铁＜0.15％，硅＜0.05％。

本发明一种耐热铝合金导体材料的制备方法中，所述加入锆、铒、铁的中间合金，控制合金熔液中各元素的质量百分比为：锆0.06-0.15％；铒0.15-0.30％；铁0.10-0.20％；硅＜0.05％；钛、钒、铬、锰元素总量小于0.01％；余量为铝。

本发明一种耐热铝合金导体材料的制备方法中，所述锆的中间合金为Al-11.34％Zr；所述铒的中间合金为Al-4.7％Er；所述铁的中间合金为Al-5.0％Fe。

本发明一种耐热铝合金导体材料的制备方法中，所述连铸连轧工序中进轧温度为480℃-530℃，终轧温度为200℃-280℃，轧制的总变形量为96.4％。