[发明专利]铝合金导体线材及其制备方法与应用

说明书

本发明提供了一种铝合金导体线材及其制备方法与应用。该铝合金导体线材包含以下组份：Mg 0.8～1.5％，Zn 3.5～5％，Si≤0.05％，Fe 0.2～0.5％，Er 0.01～0.05％，Y0.05～0.2％，B 0.01～0.05％，余量为铝和不可避免的杂质元素。本发明还提供了上述铝合金导体线材的制备方法，包括合金熔炼、炉内精炼、在线精炼、超声处理、连铸连轧、固溶处理、拉拔、时效处理。本发明还提供了上述铝合金导体线材在架空导线输电线路中的应用。本发明提供的铝合金导体线材兼具高强度和高导电率。

技术领域

本发明涉及输电线路制造技术领域，尤其涉及一种铝合金导体线材及其制备方法与应用。

背景技术

架空导线输电线路是促进经济发展的能源主动脉。架空输电线路所用的导线一般由外层导电材料和内部加强芯组成，如使用最多的钢芯铝绞线，就是以强度为1300～1700MPa的钢材作为加强芯，而钢材的导电率只有9％IACS，且钢材的比强度优势不明显。采用铝包钢芯可以在一定程度上提高导电率，但是强度也会大幅下降。目前节能导线使用的铝合金芯导电率可达53％IACS，但是强度只有315～325MPa，为达到导线拉断力要求只能提高加强芯的截面积，使导线的导电率提升有限。开发一种具有更高比强度和导电性能的导体线材，对于进一步改善导线的导电性能、降低输电损耗具有重要经济效益。

现有导线的芯材料存在导电率较差(钢芯)或者强度、比强度较低等不足，限制了导线导电性能的进一步提升。现有技术中的Al-Zn-Mg-Cu铝合金线材虽然具有超高强度，但是未考虑导电率性能和耐蚀性，所制备得线材及相应工艺并不适用于架空输电导线领域。

发明内容

为了解决上述问题，本发明的目的在于提供一种铝合金导体线材及其制备方法与应用。该铝合金导体线材克服现有线材比强度低和导电率性低的问题，在保持较好电导率的情况下，材料的机械强度得到大幅度提升。

为了达到上述目的，本发明提供了一种铝合金导体线材，以质量百分比计，该铝合金导体线材包含以下组份：Mg 0.8％～1.5％，Zn 3.5％～5％，Si≤0.05％，Fe 0.2％～0.5％，Er 0.01％～0.05％，Y 0.05％～0.2％，B 0.01％～0.05％，余量为铝和不可避免的杂质元素。

在上述铝合金导体线材中，以质量百分比计，杂质的总质量≤0.03％，每种杂质元素的质量分别≤0.005％。

根据本发明的具体实施方案，上述铝合金导体线材存在η’(MgZn₂)相。通过将η’(MgZn₂)亚稳相作为一种主要强化相，起到强化金属的作用。在一些具体实施方案中，所述η’(MgZn₂)析出相尺寸细小弥散，具体尺寸可以为5-10nm，具有显著的析出强化效应。

进一步地，本发明将Zn与Mg的质量比值控制为3.5～5，可以提高金属的强化效果，并且Zn对合金导电性能影响很小，可以使合金保持较高的导电率。

在上述铝合金导体线材中，通过向合金中添加Fe元素，可以细化晶粒组织并提高合金强度，并且Fe的固溶度低，对合金导电性能影响较小。

在上述铝合金导体线材中，通过控制合金中Si含量，可以防止出现粗大的AlFeSi相损害合金机械性能。

在上述铝合金导体线材中，通过向合金中引入高活性的Y、Er稀土元素，可以进一步降低Fe、Si等元素在合金中的固溶度，提升合金的导电性能。

在上述铝合金导体线材中，以质量百分比计，所述铝合金导体线材各组份含量可进一步控制为：Mg 0.9～1.2％，Zn 4.2～4.6％，Si≤0.05％，Fe 0.3～0.4％，Er 0.04～0.05％，Y 0.12～0.17％，B 0.02～0.03％，余量为铝和不可避免的杂质元素。