[发明专利]铜包铝线用高导电含Ba和Re铝合金及其加工工艺

说明书

本发明公开了铜包铝线用高导电含Ba和Re铝合金及其加工工艺。按照重量百分比，该合金的成分为：Ba:0.8‑1.5wt.%,Re:0.2‑0.4wt.%；Zr:0.2‑0.3wt.%,Zn:0.5‑0.8wt.%，Pd:0.1‑0.2wt.%,Te:0.5‑0.8wt.%,余量为铝。该铝铼合金具有传统铜包铝线用铝合金不具备的优秀的力学性能和导电性能。在电器制造工业、电线电缆工业和无线电工业中有广泛的用途。

技术领域

本发明涉及合金技术领域，具体地说，涉及一种铝钡合金。

背景技术

铜和铝都是做导线的好材料，但铜不适宜做长途输电线，因为密度大，不能远距离拉线；铝的密度小，可以拉较远的距离，但其导电性却比铜要差一截。铝的导电性仅次于银、铜，虽然它的导电率只有铜的2/3，但密度只有铜的1/3，所以输送同量的电，铝线的质量只有铜线的一半。

铝不仅导电性比铜差，强度和耐腐蚀性能也比铜差得多。七十年代因铜资源缺乏，曾推广以铝代铜制电线。但是几年以后缺点不断暴露，如电线的接头部分，由于日久氧化电接触不好引起打火等故障，铝电线从此失去市场。考虑到铜储量的有限性以及价格昂贵，采用铜包铝线来作为铝线的升级产品可以有效地解决这些难题。所以，铜包铝线在电器制造工业、电线电缆工业和无线电工业中有广泛的用途。

铜包铝线优点：1)直流电阻率：铜包铝线的直流电阻率约为纯铜线的1.5倍，阻值相同时，铜包铝线重量约为纯铜线的1/2。在5MHZ以上高频时，电阻率与纯铜线相同。2)良好的焊接性：铜包铝线由于其表面同心的包覆了一层纯铜,因此具有跟纯铜线一样的可焊性。3)重量轻：铜包铝线的比重仅为纯铜线的37%-40%，在线径、重量相等的情况下，其长度是纯铜线的2.5倍，由此大大降低了生产成本。4)铜包铝线较之纯铜导线具有明显的优势：重量轻，方便运输，线质柔软易于加工，节约铜资源消耗，成本低廉。

铜包铝线的生产主要有3种方法:铜管铸铝成锭-热轧成型法，铜、铝冷配合成锭-热轧成型法，以及铜铝冷配合-冷压-拉制法。可见，铜包铝线质量的优劣取决于铜与铝的冶金结合。此外，随着铝芯电缆的应用越来越广泛，对某些特种铝电缆除要求满足电能外，希望外径更小，并且能够承受一定的机械力和良好的弯曲性能，这对作为电缆铝导体原材料的铝线的机械性能提出了较高的要求。

国外己经开发的新型铜包铝用铝合金材料的导电性能和力学性能还不能令人满意。传热性能维持在90-120W/m·K,抗拉强度维持在160-200MPa左右，不能完全满足现代工业的要求。开发具备铜包铝用铝合金有两种方法，一种是加入合金元素通过固溶强化来强化基体，另一种是通过加入第二相强化相形成铝基复合材料。钡作为合金化元素加入铝合金中可以大大提高铝合金的弹性性能和导电性能。随着我国工业的快速发展，开发新型高强和高导热的铝合金已成为必然。

铝钡合金最大的特点是在冶炼过程中熔体容易氧化烧，生成疏松的氧化膜和氮化膜。这种不致密的熔体表面化合物膜不能阻止氧气和氮气向熔体表面的扩散，导致了钡在合金熔体在熔炼过程中的不断氧化和消耗。因此，铝钡合金的冶炼中一般采用氩气保护的方法来进行合金制备。该方法不同程度地存在着成本偏高，铸件易产生熔剂夹杂、设备复杂等缺点。因此使铝钡合金的研制、开发与应用受到了限制。因而在急需大规模使用铝钡合金的工业和国防领域，一直存在着现有产量少，工艺繁琐，成本高等急需克服的现状。

通过合金化的方法达到防止在冶炼过程中铝钡合金熔体的氧化，是解决该合金冶炼问题的发展方向之一。合金化阻燃和防止钡在熔炼过程中挥发的机理是在合金中添加合金元素来影响合金氧化的热力学与动力学过程，在合金表面形成具有保护作用的致密氧化膜和氮化膜，达到阻止合金剧烈氧化的目的。与氩气保护相比，合金化阻燃可以消除熔剂夹杂，提高合金的力学性能。此外，在铝钡合金中平衡各种合金元素的含量还可以使得最终铝钡合金产品还要同时拥有令人满意的力学强度和导电性能。冶炼加工方法简单，生产成本比较低，降低了对设备要求。使得合金使用寿命有了进一步提高，便于工业化大规模应用。

发明内容