CN101418401A - 一种Al-Er合金导线材料及其制备方法 - Google Patents

一种Al-Er合金导线材料及其制备方法 Download PDF

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Abstract

一种Al－Er合金导线材料及其制备方法属于金属合金技术领域，Er在铝合金导线中的这种作用至今尚未见任何报道。本发明公开了一种铝合金导线用材料，其化学成分为铒0.01％～0.4％wt、Al余量和不可避免的杂质。采用熔炼、铸造和冷热加工制备所需规格的导线。其硬度为15.83～24.82HBS、电阻率为0.02806～0.02837Ω·mm2/m、导电率60.8％～61.4％IACS。该合金是一种性价比良好，在高强耐热铝合金导线的应用具有巨大潜力的材料。

Description

一种Al-Er合金导线材料及其制备方法
技术领域
本发明属于金属合金技术领域。
背景技术
远距离输电要求导线既要有好的导电性，又要有一定的强度和好的耐热性，同时自重要轻。铝导线具备自重轻、导电性优良的特点，但硬度不足。研究发现在铝导线中加入的微量元素Zr，微量Zr有助于提高铝合金的硬度，原因是Zr形成了一定尺寸范围的Al3Zr的析出物，当Zr的金属间化合物大小、形态、分布合理时，可以有效提高铝合金的硬度。若Zr以中间相形式存在，而不是以固溶状态存在时，对电导率影响较小。稀土元素Er与Zr有相似的特性，添加稀土Er的纯铝中，形成的金属间化合物Al3Er相与Al3Zr结构相同，属Pm3m空间群(简单立方)，晶格参数接近Al。研究发现Er元素的添加使纯铝的导电率几乎没有下降情况下，硬度有明显的提高，优于添加Zr元素。由此可推断，Er有望成为改善全铝合金导线性能的有效合金元素，Er在铝合金导线中的这种作用至今尚未见任何报道。
发明内容
本发明的目的提供一种新型的铝合金导线材料，其硬度、电阻率综合性能好，易于冷热加工的新材料。
本发明发现：以工业纯铝为基体，添加适量的Er元素，配合适当的工艺制度，制备新型铝合金导线材料。铝具有优良的导电性和较低的强度。Er在铝基体中主要起到了弥散强化和固溶强化作用，Er能使铝基体的硬度提高，对铝的导电性有一定的削弱负面效应，但由于沉淀第二相的本征特性和在铝基体中的分布的特殊性，这部分Er对纯铝的导电性影响非常小。本发明寻找到了稀土元素Er作为微合金化元素加入全铝合金导线中，可以在几乎不降低电导率的前提下大幅提高导线的硬度。
本发明所提供的一种Al-Er合金导线材料，其特征在于，该铝合金导线材料的化学成分为：
Er       0.01％～0.4％
Al       余量。
所述Al-Er合金导线材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：采用纯铝锭及Al-Er中间合金为原料，熔炼温度750℃，经搅拌、C6Cl6除气精炼，用连铸机连续浇铸，连续浇铸成Φ100mm的铝合金铸锭，由挤压机在420℃热挤压制成Φ10mm的铝合金杆，在420℃进行50小时退火处理，然后在拉线机上，经过7—9道次的拉制，制备成Φ4mm的Al-Er合金导线材料。
本发明分别加入了0.01％、0.1％、0.2％和0.4％的稀土Er，纯铝的导电率分别下降0.03％、0.28％、0.82％和1.19％的前提下，提高了纯铝的硬度。该合金性能的改善主要是由于Er与Al基体形成了共格或半共格的Al3Er细小颗粒。Al3Er是一种金属间化合物，稳定性较高，较高温度仍不分解，分布状态不会改变，且硬度较高，增加合金的硬度。
附图说明：
图1：不同元素及含量对纯铝的导阻率的影响。
图2：不同元素及含量对纯铝的硬度的影响。
具体实施方式：
实例1：采用纯铝锭为原料，熔炼温度750℃，经搅拌、C6Cl6除气精炼，用连铸机连续浇铸，连续浇铸成Φ100mm的铝合金铸锭，由挤压机在420℃热挤压制成Φ10mm的铝合金杆，在420℃进行50小时退火处理，然后在拉线机上，经过多道次的拉制，制备成Φ4mm纯铝导线，对其进行硬度及电阻率测试，结果如表1中A合金所示。
实例2：采用纯铝锭及Al-Er中间合金为原料，熔炼温度750℃，经搅拌、C6Cl6除气精炼，用连铸机连续浇铸，连续浇铸成Φ100mm的铝合金铸锭，由挤压机在420℃热挤压制成Φ10mm的铝合金杆，在420℃进行50小时退火处理，然后在拉线机上，经过多道次的拉制，制备成Φ4mm的Al-0.01Er合金导线，对其进行硬度及电阻率测试，结果如表1中B合金所示。
实例3：采用纯铝锭及Al-Er中间合金为原料，熔炼温度750℃，经搅拌、C6Cl6除气精炼，用连铸机连续浇铸，连续浇铸成Φ100mm的铝合金铸锭，由挤压机在420℃热挤压制成Φ10mm的铝合金杆，在420℃进行50小时退火处理，然后在拉线机上，经过多道次的拉制，制备成Φ4mm的Al-0.1Er合金导线，对其进行硬度及电阻率测试，结果如表1中C合金所示。
实例4：采用纯铝锭及Al-Er中间合金为原料，熔炼温度750℃，经搅拌、C6Cl6除气精炼，用连铸机连续浇铸，连续浇铸成Φ100mm的铝合金铸锭，由挤压机在420℃热挤压制成Φ10mm的铝合金杆，在420℃进行50小时退火处理，然后在拉线机上，经过多道次的拉制，制备成Φ4mm的Al-0.2Er合金导线，对其进行硬度及电阻率测试，结果如表1中D合金所示。
实例5：采用纯铝锭及Al-Er中间合金为原料，熔炼温度750℃，经搅拌、C6Cl6除气精炼，用连铸机连续浇铸，连续浇铸成Φ100mm的铝合金铸锭，由挤压机在420℃热挤压制成Φ10mm的铝合金杆，在420℃进行50小时退火处理，然后在拉线机上，经过多道次的拉制，制备成Φ4mm的Al-0.4Er合金导线，对其进行硬度及电阻率测试，结果如表1中E合金所示。
对比例6：作为实验对比样品，采用纯铝锭及Al-Zr中间合金为原料，熔炼温度750℃，经搅拌、C6Cl6除气精炼，用连铸机连续浇铸，连续浇铸成Φ100mm的铝合金铸锭，由挤压机在420℃热挤压制成Φ10mm的铝合金杆，在420℃进行50小时退火处理，然后在拉线机上，经过多道次的拉制，制备成Φ4mm的Al-0.1Zr合金导线，对其进行力学性能及电阻率测试，结果如表1中F合金所示。
表1 本发明和Al-0.1Zr力学性能和电阻率比较
 
硬度(HBS) 电阻率(10-9Ω·mm2/m) 导电率(IACS)％
纯Al(A) 15.22 28.04 61.4
Al-0.01Er(B) 15.83 28.06 61.4
Al-0.1Er(C) 17.65 28.12 61.3
Al-0.2Er(D) 20.82 28.27 60.9
Al-0.4Er(E) 24.82 28.37 60.8
对比样Al-0.1Zr(F) 16.60 28.72 60.0

Claims (2)

1、一种Al-Er合金导线材料，其特征在于，该铝合金导线材料的化学成分为：
Er           0.01％～0.4％
Al余量。
2、根据权利要求1所述Al-Er合金导线材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：采用纯铝锭及Al-Er中间合金为原料，熔炼温度750℃，经搅拌、C6Cl6除气精炼，用连铸机连续浇铸，连续浇铸成Φ100mm的铝合金铸锭，由挤压机在420℃热挤压制成Φ10mm的铝合金杆，在420℃进行50小时退火处理，然后在拉线机上，经过7—9道次的拉制，制备成Φ4mm的Al-Er合金导线材料。
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