[发明专利]一种轻型铜包铝合金材料及其制备方法和在航空航天高载流线缆组件中的运用

说明书

本发明公开了一种轻型铜包铝合金材料及其制备方法和在航空航天高载流线缆组件中的运用，属于电线电缆技术领域。制备方法包括以下步骤：S1，配料：配料铜合金和铝合金；S2，分步熔炼；S3，管坯铸造；S4，管坯填充铸造：待铜合金管坯温度降至550~560℃时，将熔炼好的铝合金在引锭杆的牵引下填充至铜合金管坯，此时铝合金温度为500~520℃，获得铜包铝材料；S5，连拉连退：将铜包铝材料进行连拉连退处理，连拉连退的温度为480~490℃，压力为60~70MPa，获得铜包铝线材。本发明获得的轻型铜包铝合金材料具有高导电、高载流特性、高质量的铜‑铝异种金属冶金结合特性、高强度特性和轻量化特性。

技术领域

本发明涉及一种轻型铜包铝合金材料及其制备方法和在航空航天高载流线缆组件中的运用，属于电线电缆技术领域。

背景技术

随着全球经济一体化进程的深入，带来信息电子行业、线缆行业及电力行业的飞速发展和市场旺盛需求。铜资源的日益枯竭和铜价的持续攀高且波动剧烈，迫使国内外各生产厂家和用户都在积极寻找既能保证产品使用性能，又能降低生产成本的新型导体材料来代替纯铜，降低成本。在此背景下，新型复合线材逐渐成为研究热点。铜包铝线是指以铝芯线为主体，外面镀一定比例的铜层的电线，可以用作同轴电缆用导体及电气装备中电线电缆导体，最早由德国在上个世纪30年代推出，随后在英国、美国、法国等国得以推广，广泛应用于各个领域。美国的CATV电缆早在1968年就开始试用铜包铝线，消耗数量达3万吨/年。铜包铝线内导体采用包覆焊接制造技术，将高品质铜带同心地包覆在铝杆芯线的外表面，并使铜层和芯线之间形成牢固结合，使两种不同的金属材料结合成为不可分割的整体，可以像加工单一金属丝那样作拉拔和退火处理，拉拔过程中铜和铝同比例地变径，铜层体积比则保持相对恒定不变。然而在实际生产过程中，铜包铝线采用焊接或挤压等方式连接会产生较多界面缺陷和较厚金属化合物层，一方面使铜与铝之间的结合出现问题，在后继加工过程中铜层与铝层分离；另一方面，如图1所示，较厚的金属化合物层会在拉拔过程中发生开裂，造成铜包铝线强度较低。

综上所述，本领域技术人员亟需研究一种轻型铜包铝合金材料及其制备方法和在航空航天高载流线缆组件中的运用，用以解决上述问题。

发明内容

本发明旨在提供一种轻型铜包铝合金材料的制备方法，该法获得的轻型铜包铝合金材料具有高导电、高载流特性、高质量的铜-铝异种金属冶金结合特性、高强度特性和轻量化特性。

同时，本发明提供一种轻型铜包铝合金材料。

同时，本发明提供一种轻型铜包铝合金材料在航空航天高载流线缆组件中的运用。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案为：

一种轻型铜包铝合金材料的制备方法，包括以下步骤：

S1，配料：配料铜合金和铝合金，分别清洗、烘干后置于熔炼炉中；

S2，分步熔炼：先采用中频感应加热设备熔炼铜合金，待铜合金熔炼至完全化清后，保温待用；随后采用电阻炉加热设备熔炼铝合金，待铝合金熔炼至完全化清后，保温待用；

S3，管坯铸造：先将熔炼好的铜合金在引锭杆的牵引下流入环状结晶器中，在结晶器中形成铜合金管坯；

S4，管坯填充铸造：待铜合金管坯温度降至550～560℃时，将熔炼好的铝合金在引锭杆的牵引下填充至铜合金管坯，此时铝合金温度为500～520℃，获得铜包铝材料；

S5，连拉连退：将铜包铝材料进行连拉连退处理，连拉连退的温度为480～490℃，压力为60～70MPa，获得铜包铝线材。

铜合金和铝合金配料的质量百分比为15：85。

铜合金按质量百分比包括以下成分：Ag：1.46～3.77％；Si：1.17～3.45％；CuCe中间合金：2.8～4.7％；Cu：余量。