[发明专利]一种制备高强铝合金导线的连续半固态挤压成形方法

说明书

技术领域

本发明属于有色金属加工技术领域，特别是涉及一种制备高强铝合金导线的连续半固态挤压成形方法。

背景技术

电力在国民经济中处于基础和战略地位。我国是电力大国，但是电力装备制造业与之很不相称。架空输电导线作为输送电力的载体，在输电线路中占有极为重要的地位。随着国民经济的快速发展，对电力的需求大幅度攀升，特别是西部大开发的战略实施和国家电力发展的战略调整，三峡输电工程线路的不断延伸，西电东送、南北互通、全国联网、新线路输电容量不断增大、老线路增容改造使铝导线需求量大幅度增加，潜在市场巨大，高强铝导线拥有更广阔的市场。架空输电导线要求具有良好的电导率，并具有较高的强度以支持自重、风载荷和冰载荷等。我国多高山峡谷，在大跨距高压架空输电线路上，使用最多的是钢芯铝合金绞线，这种导线生产工艺落后，导线耐热性能、抗腐蚀能力相对较差，线路的输电容量受到一定限制。随着经济技术的快速发展，采用高强耐热铝合金绞线代替钢芯铝合金绞线受到国际普遍关注。目前国内高强铝合金绞线的生产和应用还处于起步阶段，高强铝合金导线材料仍需进口，因此开发低成本的高强铝合金导线新材料及其制备技术对电力行业乃至国民经济的发展具有重要意义。

目前，西欧、北欧、北美、日本等国家广泛采用全铝合金绞线，法国高达80%以上。国外在全铝合金导线生产上实现了标准化，如美国材料试验标准ASTM(ASTM399-81, 53% IACS，Rm295～304MPa)、英国标准BS(BS3242-1970，53%IACS，Rm295 MPa)、德国标准DIN(DIN48201-6，55%IACS，Rm279 MPa)、法国标准NF(NFC34-125，53%IACS，Rm330 MPa)，以及国际电工委员会标准IEC等。国内生产工艺与国外相比还存在较大差距，全铝合金导线应用比例不足全部架空导线的5%。目前国产铝合金导线性能不理想，存在以下问题需要解决：①铝合金导线的力学性能与导电性能往往不能很好的兼顾。Al-Mg-Si合金导线强度较高（300MPa），但是导电率较低（52.5-55.0%IACS），而Al-Zr合金导线等效导电率高（可达60%IACS），但其强度较低（225-245MPa）。②生产工艺比较单一：铝合金的熔炼与净化——铝合金杆连铸连轧——铝合金杆固溶处理——淬火——铝合金线材拉伸——绞线成电缆。③高强耐热Al-Zr导线研究仍不成熟，要求强度和导电性能分别达到295MPa和60%IACS以上，是铝导线开发的重要方向。

发明内容

针对如上问题，本发明开发了一种制备高强铝合金导线的连续半固态挤压成形方法，具有短流程、节能环保、加工效率高、产品质量优良、容易产业化等优点。

本发明采用以下技术方案：

一种制备高强铝合金导线的连续半固态挤压成形方法，其特征在于：包括如下步骤：

第一步，制备及熔炼Al-Zr-Sc-Er合金，将纯度大于99.9%的纯铝在加热炉中加热熔化后，在温度为680～720℃时，向熔化的纯铝熔体中加入Al-Zr、Al-Sc、Al-Er中间合金，并进行搅拌，熔体温度为680～720℃时保温10～20min；

第二步，合金液温度为700℃时向合金熔体中加入除渣剂，进行除渣除气，熔体在700℃静置20min后扒渣，并向熔化炉内通入氩气精炼30min，其压力为1～1.515MPa，流量为1～4L/min；

第三步，精炼后的合金熔体在700℃时导入到中间包保温；

第四步，将中间包中的合金液在670～700℃时注入到振动的冷却倾斜板上，设定倾斜板的倾斜角度为20°，倾斜板长度为650mm，振动频率为150～200Hz，倾斜板冷却系统冷却水流量为1～10L/min，合金液通过振动的冷却倾斜板后形成半固态金属浆料；

第五步，将制备的半固态金属浆料注入到连续半固态挤压机，制备出直径为2～15mm的高强铝合金导线，制备铝合金导线时半固态连续挤压机挤压辊转速为20～50m/min，挤压辊中冷却水流量为50～60L/min。

作为优选，所述Al-Zr-Sc-Er合金中各成分的质量分数为：Zr 0.01%～2.00%，Sc 0.01%～3.00%，Er 0.01%～3.00%，余量为Al，杂质含量低于0.03%。

作为优选，所述步骤二中加入的除渣剂为占熔体质量分数1%的C₂Cl₆。