[发明专利]一种大容量非热处理型高导电铝合金导体材料

说明书

技术领域

本发明属于电线电缆导体用技术领域，特别涉及一种大容量非热处理型高 导电铝合金导体材料。

背景技术

在国家电网“西电东送、南北互供、全国联网”形势下，长距离、大容量、高 电压输电线路越来越多。大容量输电导线主要有以下两种形式：大截面硬铝导 线和大电流量铝合金导线。在输送电流密度一定的条件下，采用增加硬铝导体 材料的截面积提高输送容量的优点在于线损小，存在的问题是导线重量大，需 要消耗更多的导体材料和需要强度更高的杆塔和金具，施工较困难；在导线截 面一定的条件下，采用耐受较高电流密度的耐热铝合金导线提高输送容量的优 点是对杆塔、金具的强度要求较低，施工较容易，存在的问题是现有耐热铝合 金导线的导电率为58％IACS和60％IACS，比硬铝导线低1～3％IACS，增加输电 损耗。如果将耐热铝合金导线的导电率提高至硬铝导线水平，则可解决耐热铝 合金导线输电损耗大的问题，传输相同容量的电能其直径比硬铝导线的直径小， 可减轻随风舞动，降低材料消耗既提高安全性又带来显著的经济效益。

发明内容

本发明的目的就是提供一种不需热处理的可在150℃下长期运行的导电率 大于61％IACS的铝合金导体材料。

本发明提供一种大容量高导电铝合金导体材料，该铝合金导体材料主要由 以下4种元素组成：铝、铒、钇和铁，各种元素的质量百分比如下：铒为 0.21～0.30％，钇为0.26～0.30％，铁为0.15～0.25％，杂质硅≤0.06％，杂质铬、锰、 钒、钛之和≤0.012％(Mn+Cr+V+Ti≤0.012％)，余量为铝。

所述大容量高导电铝合金导体材料还可以含有镧、铈或镧铈混合稀土，所 含的镧、铈或镧铈混合稀土的质量百分比大于0小于等于0.15％；

所述大容量高导电铝合金导体材料还可以含有硼，所含硼的质量百分比大 于0小于等于0.03％。

所述大容量高导电铝合金导体材料还可以含有锆，所含锆的质量百分比大 于0小于等于0.03％。

上述大容量高导电铝合金导体材料，可采用如下工艺制备：先将纯度为 99.7wt％以上的铝锭放在熔炉中熔化，铝液温度为720～750℃，进行炉前化学分 析，若杂质硅含量≥0.06％时，采用镧、铈或镧铈混合稀土优化处理铝液，稀土 元素的加入量约占铝液质量的0.005～0.2％，控制杂质硅含量≤0.06％，若杂质铬、 锰、钒、钛之和(Cr+Mn+Ti+V)≥0.012％，采用加硼处理铝液，硼元素的加入 量约占铝液质量的0.05～0.1％，控制杂质铬、锰、钒、钛之和(Cr+Mn+Ti+V) ≤0.012％，然后在保温炉温度为740～760℃时添加铝铒合金、铝钇合金、铝铁合 金，也可同时加入铝锆合金以及铝硼合金中的至少一种，使元素铒、钇、铁、 锆、硼分别占熔体总质量的0.21～0.30％，0.26～0.30％，0.15～0.25％，0～0.03％， 0～0.03％，再保温30～45min，然后浇铸轧制拉拔成型，得高导电铝合金导体材 料。

本发明大容量高导电铝合金导体材料中的铒、锆用以提高该导电铝合金的 耐热性，铝合金导体材料中的铁，铒用以提高该导电铝合金的强度，铝合金导 体材料中的钇、硼和镧、铈及镧铈混合稀土用以提高该导电铝合金的导电性。

本发明的有益效果为：使用本发明的材料制造大容量导线时，可以采用连 铸连轧方式生产，不需要对合金锭材或合金棒材进行均匀化处理，也不需要对 合金线材进行时效处理，就可达到抗拉强度大于160MPa，延伸率大于2.0％， 导电率大于61％IACS。常温力学性能和电学性能方面达到甚至超过硬铝导体材 料，在耐热性方面达到耐热铝合金导体材料的耐热性要求，可以替代硬铝导体 材料制备较小直径的大容量输电导线，减轻导线的随风舞动，与60％IACS耐热 铝合金导线相比，可减低线损1.5％，取得显著的经济效益。

本发明主要通过加入铝钇合金辅之于加入铝硼合金和铝镧合金、铝铈合金 或铝镧铈混合稀土合金提高铝合金的导电性，使之达到大于61％IACS的要求， 通过加入铝铒合金辅之加入铝锆合金提高铝合金的耐热性，使之满足可在150℃ 下长期运行。通过加入铝铒合金和铝铁合金保证合金的强度。本发明的导电铝 合金可以取代硬铝导体材料，在相同的输送容量条件下，使导线的线径更小， 减轻随风舞动，提高输电线路的安全性，有效解决大容量输电和新老线路的增 容问题。