[发明专利]一种导电轨用高电导率铝型材及其制备方法

说明书

本发明公开了一种导电轨用高电导率铝型材，所述铝型材中含有0.05‑0.15wt％Pr，0.15‑0.25wt％Nd，0.02‑0.05wt％Zr，0.01‑0.03wt％B。本发明的铝型材中，加入Zr，提高了铝型材的耐热性能，但是Zr的加入会降低材料的电导率，采用联合加入Pr，Nd，和B的方法，大幅度提高了材料的电导率，使其能够作为导电轨的制备材料，降低输电损耗，提高输电效率。

技术领域

本发明属于铝型材制备技术领域，具体涉及一种导电轨用高电导率铝型材及其制备方法。

背景技术

铝型材由于其重量轻，强度高，逐渐被应用于导电轨上，但是，铝合金材料的电导率较低，造成输电损耗增加。通常在纯铝中加入微量合金元素如锆、钛等提高铝的再结晶温度来提高铝的耐热性，但锆、钛合金元素的加入虽然保证了耐热性，但却引起铝导线导电率的降低。

影响材料导电性能的因素主要有温度、化学成分、晶体结构、杂质及缺陷的浓度及其迁移率等。电导率的单位是以国际标准软铜的电导率为100％，其他材料的电导率再以相对标准软铜的百分数表示，如银的电导率为106％,铝的电导率为64.96％，在国际单位制中，电导率的单位是西门子/米。用国际标准软铜的电导率为100％来比，则单位为：西门子/米/％，即(IACS)/％。

纯金属的导电性与其在元素周期表中的位置有关，而合金的导电性比较复杂，因为金属元素之间形成合金后，其异类原子引起点阵畸变，组元间相互作用引起有效电子数的变化和能带结构的变化，以及合金组织结构的变化等，这些因素都会对合金的导电性产生明显的影响。铝型材的制备原料工业纯铝(99.7％)中通常含有微量的元素杂质，元素主要有：Fe，Si，Ti，V，Mn，Cr等，微量杂质元素在铝导体中的含量很少，但对铝导体导电率的影响却很大，Ti、V、Cr、Mn等杂质元素固溶于铝中，除造成晶格畸变增加电子散射几率以外，还很容易吸收导体材料内的自由电子而填充它们不完整的电子层，这种传导电子数目的减少导致了电导率降低。

发明内容

本发明的目的在于提供一种导电轨用高电导率铝型材及其制备方法。

一种导电轨用高电导率铝型材，所述铝型材中含有0.05-0.15wt％Pr，0.15-0.25wt％Nd，0.02-0.05wt％Zr，0.01-0.03wt％B。

所述铝型材中含有0.1wt％Pr，0.2wt％Nd，0.03wt％Zr，B0.02wt％B。

Pr(镨)是一种金属元素，属稀土金属，晶体结构为晶胞为六方晶胞。稀土元素Pr的加入可以降低合金中Si、Ti、V杂质元素对合金导电能力的有害作用，加入Pr后，改善了Si、Ti、V的存在状态与分布规律，Pr可与硅形成Pr₅Si₃相析出，化合物析出，使之从固溶态变为析出态，从而降低了电阻率，提高了电导率。

Nd(钕)钕为银白色金属，密度7.004克/厘米，有顺磁性。杂质Fe元素在Al99.70中主要以Al₁₂Fe₃Si以及Al₉Fe₂Si₂的形式存在，当在Al99.70中加入Nd后，Fe则会与二者形成在晶界处析出的Al Fe Nd Si相，对铁相改性，并且细化合金的二次枝晶组织，减小共晶化合物尺寸，从而降低了电阻率，提高了电导率。

Al99.70中加入Zr会使合金中生成Al₃Zr提高其耐热性，但是会降低材料的电导率，在Al-Zr中加入微量的B，B会与Zr反应生成ZrB₂，会提升Al-Zr合金的导电率，B元素的加入还能够与Cr、Mn、Ti、V等杂质元素形成金属硼化物，使铝合金得到净化，提高其导电率。

上述导电轨用高电导率铝型材的制备方法，按照如下步骤进行：

(1)取工业铝锭，Pr，Nd，Zr和B，电熔炉加热，制备得到熔融体；