[发明专利]由耐热性铝基合金制造棒线材的方法

说明书

本发明涉及冶金学，可以用于提供被配置为在高温下运行的电气产品。提供一种由耐热性铝基合金制造棒线材的方法，所述耐热性铝基合金含有0.20重量％‑0.52重量％的锆作为主要掺杂元素，所述方法包括：制备熔体，通过使熔体结晶而产生不定长的铸坯，通过铸坯的热变形提供不定长的棒线材，将棒线材卷绕成定长线圈，通过加热并保持在预定温度而对棒线材线圈进行热处理。在比合金液相线温度高5℃的温度下进行熔体结晶，热变形后的棒线材最大温度不超过300℃，棒线材线圈的热处理在最大加热温度415℃下进行不超过144小时，其中，线圈在300℃‑400℃的温度范围内的加热速率不超过15℃/小时。技术效果是实现铝基合金的耐热性提高并提供所要求的电导率，这无需在热处理过程中长期临时保持即可获得。

技术领域

本发明涉及冶金学，并且旨在提供被配置为在高温下运行的电气产品，特别是用于高压电力线(PL)、车载线、油气设备线的线材。

背景技术

由于其高电导率和高耐腐蚀性，商用铝及其低合金(1хxх和8хxх系列的合金)广泛用于电气产品中。特别是由商用铝(1350级)制造的线材在高压架空电力线用线材的制造中具有广泛的适用性。通常而言，棒线材是用于由商用铝制造线材的原坯件，并且为了提供它们而进行以下主要操作：准备熔体，将熔体结晶成不定长的坯料，将坯料热变形成为棒线材，将棒线材卷绕成固定长度的线圈。棒线材是指通常通过在多辊轧机上进行热轧而制造的条状的金属，并且其是用于进一步的线材制造的坯料。在大多数情况下，线材制造的最终操作是拉伸。经过硬拉，该线材提供了强度性质和电阻率的完美结合。然而，商用铝的低耐热性(通常不超过90℃)使得可以在高于100℃～150℃的温度下长时间使用该材料，在高于150℃下短时间使用该材料，这是由于回收和再结晶过程引起的其显著弱化所致。

Al-Mg-Si合金(6хxх系列)具有较高的强度性能，特别是6101型合金广泛用于生产自支撑绝缘线。然而，与未掺杂的铝类似，6хxх系列合金具有相对较低的热稳定性(通常不超过90℃)，这是由加热中发生的以下过程引起的：

1)在Mg₂Si的亚稳态强化相(包括向稳定相的转化)粗化；和

2)恢复过程。

6хxх系列合金的两个其它缺点包括：

1)与商用铝相比电导率较低(约10％)；

2)在进一步的线材时效处理操作时需要对棒线圈进行水淬以进行析出硬化。

实现提供耐热性和导电性组合的一种方法是在具有高共晶体积分数的合金中进行。因此，对于Al-Ce合金实现了热稳定性(高达300℃)的显著提高(V.I.Dobatkin,V.I.Elagin,V.M.Fedorov,Bystrozakristallizovannye Alyuminievye Splavy(Moscow:VILS:1995)，其中，共晶成分(Al+Al₄Ce)的量增加通过Al₄Ce相在加热过程中的热稳定性而提供了高热稳定性，在铝溶体中的低铈溶解性的组合提供了令人满意的电导率。

铈浓度(4重量％～7重量％)提高的合金的缺点包括在露天中的高铈活性(氧化)，这在所述合金的制造(铸造)过程中引起问题，此外，铝溶体的相对较低的体积分数(与商用铝相比)使得不可能实现低于31μOhm/mm的电阻率。

提供所述合金的另一实例是在US3830635(Southwire)中公开的铝-镍合金和制造产品的方法。该材料的特征在于电导率为57％IACS，并且包含(重量％)0.20～1.60的镍、0.30～1.30的钴，其余为铝和杂质。根据一个具体实施方式，该材料可以包含0.001％～1.0％的铁和镁。制造产品的方法包括以下主要操作：从旋转辊之间的熔体连续供给坯料，在多辊轧机中将坯料热轧成棒线材并将其拉伸。根据一个具体实施方式，用于制造熔体的方法包括引入其他成分(重量％)，特别是混合稀土、铌、钽和锆。