[发明专利]一种高强高导稀土合金铝充芯材料及其工艺以及制备铜包稀土合金铝的方法

说明书

本发明提供了一种高强高导稀土合金铝充芯材料及其工艺以及制备铜包稀土合金铝的方法，包括铝材料、合金材料和稀土材料，合金材料为铝重量的0.82～1.46%，稀土材料为铝重量的0.195～0.207%，所述合金材料包括以下重量比的元素：硅0.01～0.09%，铁0.5～0.9%，铜0.2～0.4%，镁0.01～0.06%，锌0.01～0.06%，硼0.01～0.03%；所述稀土材料包括以下重量比的元素：铈0.08～0.15%，镧0.01～0.03%，钕0.04～0.07%，镨0.007～0.015%。与纯铜铝复合导体材料相比，本发明的铜包稀土合金铝具有更加优异的抗蠕变性能，其力学性能、电导率等各项指标大幅提升，与T2铜和无氧铜相比，具有更高的比强度，在同等强度下可以提供更高的载流量，从而实现导体材料大幅减重。

技术领域

本发明属于复合材料技术领域，具体地说涉及一种高强高导稀土合金铝充芯材料及其工艺以及制备铜包稀土合金铝的方法。

背景技术

现有技术中关于铜铝复合材料的制备工艺方法及设备研究，取得了一定技术成果，最具代表性当属北科大谢建新研究团队发明的水平连铸铜包铝复合材料制备工艺及设备，但是采用上述方法生产的铜铝复合材料只能应用在传统的输配电领域，满足不了航空航天领域的使用要求。在航空航天领域中，降低飞行器的重量是设计者永恒追求的目标，飞机重量每减轻1%,性能提高3%-5%。限制该材料在航空航天领域应用的一个重要因素就是传统方法生产的铜铝复合材料力学性能低下，在使用现有技术中的铜铝复合材料时，如果要减轻飞机重量，则会导致铜铝复合材料力学性能降低。

发明内容

本发明为了解决上述问题而提供了一种高强高导稀土合金铝充芯材料及其工艺以及制备铜包稀土合金铝的方法，与目前的铜导体相比，在不降低力学性能的前提下，实现减重近50%。

本发明的技术方案是这样实现的：一种高强高导稀土合金铝充芯材料，包括铝材料、合金材料和稀土材料，合金材料为铝重量的0.82～1.46%，稀土材料为铝重量的0.195～0.207%，所述合金材料包括以下重量比的元素：硅0.01～0.09%，铁0.5～0.9%，铜0.2～0.4%，镁0.01～0.06%，锌0.01～0.06%，硼0.01～0.03%；所述稀土材料包括以下重量比的元素：铈0.08～0.15%，镧0.01～0.03%，钕0.04～0.07%，镨0.007～0.015%；

优选的，包括铝材料、合金材料和稀土材料，合金材料为铝重量的1.01～1.33%，稀土材料为铝重量的0.195～0.197%，所述合金材料包括以下重量比的元素：硅0.03～0.07%，铁0.6～0.8%，铜0.25～0.35%，镁0.03～0.05%，锌0.03～0.05%，硼0.03～0.05%；所述稀土材料包括以下重量比的元素：铈0.10～0.12%，镧0.015～0.025%，钕0.05～0.06%，镨0.010～0.012%；

优选的，包括铝材料、合金材料和稀土材料，合金材料为铝重量的1.17%，稀土材料为铝重量的0.196%，所述合金材料包括以下重量比的元素：硅0.05%，铁0.7%，铜0.3%，镁0.04%，锌0.04%，硼0.04%；所述稀土材料包括以下重量比的元素：铈0.11%，镧0.02%，钕0.055%，镨0.011%；

优选的，所述铁与硅的重量比＞5；

制备高强高导稀土合金铝充芯材料的方法，包括以下步骤：

（1）、将铝锭加入铝熔化炉中熔化，温度为700～900℃，按照先高熔点后低熔点，依次加入合金材料铁、铜、镁、硅、锌、硼；

（2）、加入稀土材料：在加入稀土时，采用石墨坩锅，坩锅周围钻上若干小孔，先预热烘干后将稀土材料铈、镧、钕和镨放入坩锅内，然后用长夹钳夹住迅速沉入步骤（1）熔化好的铝液内，1～2分钟后取出石墨坩锅，完成稀土材料的加入；

采用高强高导稀土合金铝充芯材料制备铜包稀土合金铝的方法，在于包括以下步骤：