CN103789586A

CN103789586A - 一种新型中强高导铝合金电工圆杆

Info

Publication number: CN103789586A
Application number: CN201410062038.1A
Authority: CN
Inventors: 张晓燕; 樊磊; 黄鑫; 高红选; 邓畅; 巩向鹏
Original assignee: Guizhou University
Current assignee: Guizhou University
Priority date: 2014-02-25
Filing date: 2014-02-25
Publication date: 2014-05-14

Abstract

本发明公开了一种新型中强高导铝合金电工圆杆，以工业纯铝为原料，在800±10℃加入微量硼、铜、钛和稀土元素，其中以质量分数计的组分为：0.01～0.30%的硼、0.05～3.50%的铜、0.05～0.50%的钛、0.05～2.50%的稀土，余量为纯铝及不可避免的杂质，用常规的合金熔炼工艺制造。采用本发明所制的铝合金电工圆杆，既具有较高导电率，又具有较高强度的铝合金导线，导线的综合性能有明显提高。本发明铝合金电工圆杆可广泛应用于我国输电线路中，特别是大跨度、远距离的输变电工程中。

Description

一种新型中强高导铝合金电工圆杆

技术领域

本发明涉及铝导体，进一步而言涉及硼、铜、钛和稀土作为微合金成分的铝电工圆杆。

背景技术

目前，我国输电的架空输电线路以钢芯铝合金绞线为主（其主要型号为LGJ系列）。LGJ系列钢芯铝合金绞线主要采用铝合金电工圆杆制作。电工圆杆由铸造电工铝锭经连铸连轧而成，其质量好坏直接影响到后续成品电线电缆质量的优劣。电工圆杆主要性能指标包括抗拉强度和导电率，在连铸连轧生产电工圆杆的过程中，对这两项指标的控制显得尤其重要。

在实际生产中电工圆杆的抗拉强度和导电率之间往往是矛盾的，提高了圆杆的抗拉强度，常常会导致导电率的下降，而在保证合格导电率时，强度又会降低。因此如何获得较高导电性能和良好力学性能匹配是该领域研究的主要内容。

发明内容

本发明要解决的技术问题：提供一种新型中强高导铝合金电工圆杆，既具有较高导电率，又具有较高强度的铝合金导线，导线的综合性能有明显提高，以克服现有技术的不足。

本发明的技术方案：

一种新型中强高导铝合金电工圆杆，以工业纯铝为原料，在800±10℃加入微量硼、铜、钛和稀土元素，其中以质量分数计的组分为：0.01～0.30%的硼、0.05～3.50%的铜、0.05～0.50%的钛、0.05～2.50%的稀土，余量为纯铝及不可避免的杂质，用常规的合金熔炼工艺制造。

上述的硼、铜、钛和稀土元素均以中间合金的形式添加。

前述的硼、铜、钛和稀土的添加顺序为先加硼，再加入钛，然后加入铜，最后加入稀土。

前述稀土由铈、镧、钇、钪的中的一种或任意几种组成。

本发明的有益效果：

在本发明中，硼在铝中可与Ti、V、Mn、Cr等微量杂质反应，形成不溶解的硼化物，以渣的形式去除，利用硼除杂及细化晶粒特性，减少电工圆铝杆中的杂质元素含量，使富集在晶界上的线状和片状杂质变成不连续的颗粒状，减小对电子流动的影响，能改善铝导线的导电性能；铜在纯铝中有明显的弥散强化作用，能够提高铝合金的抗拉强度与疲劳强度，改善合金的铸造、切削加工性并提高表面光洁度，时效处理后，含Cu的第二相均匀析出，有利于改善离子电场的规整性，使电导率回升；钛的加入能细化晶粒，明显提高了电工圆杆的力学性能；稀土元素能与工业纯铝中的杂质元素Fe、Si等作用，生成稳定的金属间化合物，降低基体中杂质元素的固溶量，可在不牺牲导电性的情况下，提高电工圆铝杆的机械强度和加工性能。

本发明先添加硼除去Ti、V、Mn、Cr等微量杂质的硼化物和铝硼化物团聚物，提高导电率，再加入钛形成Al-Ti-B提高力学性能，又加入铜进一步提高力学性能，最后加入的稀土能有效降低Fe、Si元素对导电性的有害影响，且还能与没有滤去的硼化物形成的复杂稀土硼化物，形成第二相提高铝电工圆杆的综合性能。本发明中添加的硼、铜、钛和稀土均有各自的质量分数范围，可保证除杂并提高电工圆杆的导电率和强度，避免了因各种元素分量不够导致的除杂不彻底，异或因各种元素分量多余而形成的新的杂质，进而影响电工圆杆的导电率和强度的问题；同时硼、铜、钛和稀土元素均以中间合金的形式添加，既可减少硼、铜、钛和稀土元素在反应中的烧损量，又可减少反应时间，提高工作效率。

与现有技术相比，本发明的微合金化电工圆杆具有以下的特点：①电工圆杆的导电率高，可达58.5%IACS以上，能实现高效低耗地传送电能；②电工圆杆的抗拉强度提高，制成的多元合金电工圆杆抗拉强度可达180MPa以上，能有效降低成品导线的废品率和输电线路的安全性；③不含有金、银、铂和铑等贵金属，所加的稀土铈、镧、钇和钪价格相对便宜且量少，制作成本每吨提高约180元，但却大大提高了生产效率和铝电工圆杆的综合性能。本微合金化电工圆杆的成品电线电缆可广泛应用于我国输电线路中，特别是大跨度、远距离的输变电工程中。

具体实施方式：

实施例1：

一种新型中强高导铝合金电工圆杆，以工业纯铝为原料，采用常规的合金熔炼工艺制造，在800℃先后加入微量硼、钛、铜和稀土元素，各种元素的添加均以中间合金的形式添加，其添加中间合金为含硼量10%的铝硼中间合金、含钛量8%的铝钛中间合金、含铜量25%的铝铜中间合金、含铈量15%的铝铈中间合金。其中合金中的各种元素在整个铝合金电工圆杆中以质量分数计的组分为：硼为0.06%、铜为0.35%、钛为0.18%、铈为0.05%，余量为纯铝及不可避免的杂质。

实施例2：

一种新型中强高导铝合金电工圆杆，以工业纯铝为原料，采用常规的合金熔炼工艺制造，在800℃先后加入微量硼、钛、铜和稀土元素，各种元素的添加均以中间合金的形式添加，其添加中间合金为含硼量10%的铝硼中间合金、含钛量8%的铝钛中间合金、含铜量25%的铝铜中间合金、含铈量15%的铝铈中间合金、含镧量15%的铝镧中间合金、含钇量15%的铝钇中间合金、含钪量15%的铝钪中间合金。其中合金中的各种元素在整个铝合金电工圆杆中以质量分数计的组分为：硼为0.01%、铜为0.05%、钛为0.05%、铈为0.15%、镧为0.30%、钇为0.45%、钪为0.20%，余量为纯铝及不可避免的杂质。

实施例3：

一种新型中强高导铝合金电工圆杆，以工业纯铝为原料，采用常规的合金熔炼工艺制造，在800℃先后加入微量硼、钛、铜和稀土元素，各种元素的添加均以中间合金的形式添加，其添加中间合金为含硼量10%的铝硼中间合金、含钛量8%的铝钛中间合金、含铜量25%的铝铜中间合金、含铈量15%的铝铈中间合金、含镧量15%的铝镧中间合金、含钇量15%的铝钇中间合金、含钪量15%的铝钪中间合金。其中合金中的各种元素在整个铝合金电工圆杆中以质量分数计的组分为：0.30%的硼、0.35%的铜、0.50%的钛、0. 50%的铈、0.60%的镧、0.60%的钇、0.80%的钪，余量为纯铝及不可避免的杂质。

Claims

1.一种新型中强高导铝合金电工圆杆，以工业纯铝为原料，其特征在于：在800±10℃加入微量硼、铜、钛和稀土元素，其中以质量分数计的组分为：0.01～0.30%的硼、0.05～3.50%的铜、0.05～0.50%的钛、0.05～2.50%的稀土，余量为纯铝及不可避免的杂质，用常规的合金熔炼工艺制造。

2.根据权利要求1所述的一种新型中强高导铝合金电工圆杆，其特征在于：所述的硼、铜、钛和稀土元素均以中间合金的形式添加。

3.根据权利要求1所述的一种新型中强高导铝合金电工圆杆，其特征在于：所述的硼、铜、钛和稀土的添加顺序为先加硼，再加入钛，然后加入铜，最后加入稀土。

4.根据权利要求1所述的一种新型中强高导铝合金电工圆杆，其特征在于：所述稀土由铈、镧、钇、钪的中的一种或任意几种组成。

5.根据权利要求1所述的一种新型中强高导铝合金电工圆杆，其特征在于：以质量分数计组分为：0.06%的硼、0.35%的铜、0.18%的钛、0.15%的铈、0.30%的镧、0.45%的钇、0.20%的钪，余量为纯铝及不可避免的杂质。