[发明专利]一种Al-Zr-Sc-B耐热合金单丝及其制备方法

说明书

本发明提供了一种Al‑Zr‑Sc‑B耐热合金单丝及其制备方法，合金单丝由下述重量百分比的合金元素制成：B：0.01～0.02％，Zr：0.01～0.05％，Sc：0.05～0.2％，Si:≤0.08％，Fe:≤0.2％，(V+Ti+Cr+Mn)≤0.012％，余量为铝和不可避免的其它杂质。该合金添加Zr元素的同时还添加了微量稀土Sc元素对合金进行改性并优化调整合金元素含量，保证了合金力学性能，提高了导电率，20℃下的单丝导电率≥62％IACS、抗拉强度≥170MPa、延伸率为2.5％、230℃保温1h强度残存率≥93％、满足了长期运行温度为150℃的要求。

技术领域

本发明属于输电线路架空导线制造技术领域，具体讲涉及一种Al-Zr-Sc-B耐热合金单丝及其制备方法。

背景技术

合金材料架空导线的研究和应用已有进一个世纪的历程，由于其强度高、重量轻，并有较好的导电性能，1921年美国就开始采用铝合金材料作为导体。

现有的电网建设对架空输电导线的要求越来越高，远距离、大容量、大跨度的新型输电线路呈增长趋势。输电线路的高压化、远距离和大容量化对输电线路的耐热性和强度的要求越来越高，为了使铝合金导线在正常运行温度下长期运行过程中强度不降低，不增加导线弧垂，通常在电工纯铝中加入锆、钛等提高铝的再结晶温度从而提高铝合金导线的耐热性。但是锆、钛合金元素的加入虽然保证了耐热性，会引起铝合金导线导电率的降低。

因此，需要提供一种在保证较高载流量的同时，能提高耐热铝合金的导电率，减少输电线损的合金导线。

发明内容

为克服现有技术存在的上述缺陷，本发明提供了一种耐热铝合金单丝及其制备方法，通过加入微量Er、B元素改善了合金的微观组织与综合性能，该合金导电率不低于62％IACS(20℃)、抗拉强度不低于170MPa、延伸率不低于2.5％、长期耐热温度≥150℃(230℃保温1h强度残存率≥93％)。

为实现上述发明目的，本发明采取的技术方案为：

一种Al-Zr-Sc-B耐热合金单丝，所述合金单丝由下述重量百分比的合金元素制成：B：0.01～0.02％，Zr：0.01～0.05％，Sc：0.05～0.2％，Si:≤0.08％，Fe:≤0.2％，(V+Ti+Cr+Mn)≤0.012％，余量为铝和不可避免的其它杂质。

优选的，所述合金单丝由下述重量百分比的合金元素制成：B：0.01％，Zr：0.01％，Sc：0.2％，Si:0.06％，Fe:0.2％，V+Ti+Cr+Mn0.01％，余量为铝和不可避免的杂质。

优选的，所述合金单丝由下述重量百分比的合金元素制成：硼B：0.016％，锆Zr：0.01％，钪Sc：0.2％，硅Si:0.008％，铁Fe:0.04％，钒V+钛Ti+铬Cr+锰Mn0.007％，余量为铝和不可避免的杂质。

优选的，所述合金单丝由下述重量百分比的合金元素制成：B：0.012％，Zr：0.05％，Sc：0.05％，Si:0.005％，Fe:0.2％，V+Ti+Cr+Mn0.01％，余量为铝和不可避免的杂质。

一种制备如上述任一项所述Al-Zr-Sc-B耐热合金单丝的方法，所述方法包括如下步骤：

(1)于730～750℃下，向纯度≥99.7％的铝锭熔融物中加入所述合金元素；

(2)搅拌下于步骤1)的熔融物中710～730℃下喷吹氮气5～15min，扒渣或加入C₂Cl₆，730～750℃下保温静置10～20min，扒渣；

(3)700～720℃下将步骤2)得到的合金液浇入金属模具；520～540℃下入轧，经5道次轧制成φ9.5mm的铝合金圆杆；

(4)将步骤4)制得铝合金圆杆拉丝，得Φ3～4mm的单丝；