CN104388780A - 轻质导电铜银共混铝基粉末冶金材料及其应用 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种轻质导电铜银共混铝基粉末冶金材料及其应用，成分及各成分质量百分含量为：Cu4.0~10%，Ag2~5%，Ti1.0~2.5%，V0.01~0.06%，Gr0.02~0.2%，Mg0.24~0.48%，余量为Al。还包括B0.15~1.15%。所述Cu的质量百分含量为Ag质量百分含量的2倍。本发明提供的轻质导电铜银共混铝基粉末冶金材料，在铝合金材料中，添加导电率高的铜、银，通过添加量的调整，获得一种轻质导电铜银共混铝基粉末冶金材料，导电率达到80%IACS，电阻率低，能降低输送能耗，减少损失。
Description
技术领域
本发明涉及一种轻质导电铜银共混铝基粉末冶金材料及其应用，属于粉末冶金材料技术领域。
背景技术
随着工业的发展，国家工业化进程加快，在经济建设用占重要地位的材料越来越得到重视。传统的材料己经远远不能满足工业发展的需要了,新材料的发展成为近年来科学发展的重点。材料分为金属材料、无机非金属材料、高分子材料和复合材料。在金属材料领域,轻金属及其合金因为其密度小，比强度大而越来越受重视,其中铝及铝合金是使用最多的轻合金材料。铝在地壳中的储存极其丰富,含量为8%,仅次于氧和硅。它广泛分布于岩石、泥土中，原子序数为13，原子量为27。纯铝是银白色，属于轻金属，熔点为660.37℃，沸点为2467℃，密度为2.7029g/cm3，在晶体结构方面属于面心立方。在金属制品应用中,是仅次于钢铁的第二大类金属。铝密度只有钢铁的1/3,但强度却能达到钢的程度，比强度大，在航空、建筑、汽车等行业中有广泛的应用；铝电导率较高，在银、铜之后，是常用的导电材料，在对电导率要求不是很高的输电线路上都是应用铝制电缆。
铝导电性能良好，其中最重要的应用就是输电线数上的电缆线，在导电率要求不高的条件下,逐渐成为替代铜的一种导电材料。从上世纪20年代开始，铝合金导线就被美国、瑞士和德国率先应用于高压输电线路,而之后法国和日本在50年代也相继应用。由于铝合金导线性能优越，在应用中运行效果非常好，而在高压、超高压输电线路和长距离、大跨越线路中的使用效果要比钢芯绞线好的多,因而世界各国都逐渐采用这种铝合金导线。现在随着国家经济发展，国家电力消耗量迅速增长，铝导体的用量也在迅速增长。现在我国对铝导线需求量很大, 应用于架空输电线的导线要具有良好的电导率和一定的强度，但是我国铝导线的生产水平却却相当低,导线电阻率居高不下。而现在国内外研制的耐热导电铝合金材料中，主要是添加了可提高再结晶温度和消除杂质的元素，如可提高再结晶温度的元素镐，可减少杂质影响的硼、稀土等元素。现在研究的耐热导电合金的电导率达到50%IACS左右。
发明内容
本发明的目的是提供一种轻质导电铜银共混铝基粉末冶金材料及其应用，在铝合金材料中，添加导电率高的铜、银，通过添加量的调整，获得一种轻质导电铜银共混铝基粉末冶金材料，导电率达到80%IACS，电阻率低，能降低输送能耗，减少损失。
为了实现上述目的，本发明采用的技术手段为：
轻质导电铜银共混铝基粉末冶金材料，成分及各成分质量百分含量为：Cu 4.0~10%，Ag 2~5%，Ti 1.0~2.5%，V 0.01~0.06%，Gr 0.02~0.2%，Mg 0.24~0.48%，余量为Al。
还包括B 0.15~1.15%。
所述Cu的质量百分含量为Ag质量百分含量的2倍。
轻质导电铜银共混铝基粉末冶金材料，成分及各成分质量百分含量为：Cu 6.0~8%，Ag 3~4%，Ti 1.5~2.0%，V 0.03~0.05%，Gr 0.08~0.12%，Mg 0.32~0.40%，B 0.5~1.0%，余量为Al。
轻质导电铜银共混铝基粉末冶金材料，成分及各成分质量百分含量为：Cu 6%，Ag 3%，Ti 1.8%，V 0.04%，Gr 0.1%，Mg 0.36%，B 0.85%，余量为Al。
所述轻质导电铜银共混铝基粉末冶金材料在架空输电线导线中的应用。
加工工艺包括如下步骤：
1）金属原料熔化：将铝全部熔化，其他成分预热至180~220℃后加入到熔化的铝中；
2）将步骤1）的金属原料升温至650~700℃，搅拌至金属完全熔化，然后通入氩气，搅拌；
3）将步骤3）中熔化的金属原料加热至750℃，进行浇筑，然后进行挤杆拉丝，得到架空输电线导线。
有益效果：本发明提供一种轻质导电铜银共混铝基粉末冶金材料及其应用，在铝合金材料中，添加导电率高的铜、银，通过添加量的调整，获得一种轻质导电铜银共混铝基粉末冶金材料，导电率达到80%IACS，电阻率低，能降低输送能耗，减少损失。
具体实施方式
实施例1
轻质导电铜银共混铝基粉末冶金材料，成分及各成分质量百分含量为：Cu 4.0%，Ag 2%，Ti 1.0%，V 0.01%，Gr 0.02%，Mg 0.24%，余量为Al。
加工工艺包括如下步骤：
1）金属原料熔化：将铝全部熔化，其他成分预热至200℃后加入到熔化的铝中；
2）将步骤1）的金属原料升温至680℃，搅拌至金属完全熔化，然后通入氩气，搅拌；
3）将步骤3）中熔化的金属原料加热至750℃，进行浇筑，然后进行挤杆拉丝，得到架空输电线导线。
实施例2
轻质导电铜银共混铝基粉末冶金材料，成分及各成分质量百分含量为：Cu 10%，Ag 5%，Ti 2.5%，V 0.06%，Gr 0.2%，Mg 0.48%，余量为Al。
加工工艺包括如下步骤：
1）金属原料熔化：将铝全部熔化，其他成分预热至200℃后加入到熔化的铝中；
2）将步骤1）的金属原料升温至680℃，搅拌至金属完全熔化，然后通入氩气，搅拌；
3）将步骤3）中熔化的金属原料加热至750℃，进行浇筑，然后进行挤杆拉丝，得到架空输电线导线。
实施例3
轻质导电铜银共混铝基粉末冶金材料，成分及各成分质量百分含量为：Cu 8%，Ag 4%，Ti 2.0%，V 0.05%，Gr 0.12%，Mg 0.40%，B 1.0%，余量为Al。
加工工艺包括如下步骤：
1）金属原料熔化：将铝全部熔化，其他成分预热至200℃后加入到熔化的铝中；
2）将步骤1）的金属原料升温至680℃，搅拌至金属完全熔化，然后通入氩气，搅拌；
3）将步骤3）中熔化的金属原料加热至750℃，进行浇筑，然后进行挤杆拉丝，得到架空输电线导线。
实施例4
轻质导电铜银共混铝基粉末冶金材料，成分及各成分质量百分含量为：Cu 6.0%，Ag 3%，Ti 1.5%，V 0.03%，Gr 0.08%，Mg 0.32%，B 0.5%，余量为Al。
加工工艺包括如下步骤：
1）金属原料熔化：将铝全部熔化，其他成分预热至200℃后加入到熔化的铝中；
2）将步骤1）的金属原料升温至680℃，搅拌至金属完全熔化，然后通入氩气，搅拌；
3）将步骤3）中熔化的金属原料加热至750℃，进行浇筑，然后进行挤杆拉丝，得到架空输电线导线。
实施例5
轻质导电铜银共混铝基粉末冶金材料，成分及各成分质量百分含量为：Cu 6%，Ag 3%，Ti 1.8%，V 0.04%，Gr 0.1%，Mg 0.36%，B 0.85%，余量为Al。
加工工艺包括如下步骤：
1）金属原料熔化：将铝全部熔化，其他成分预热至200℃后加入到熔化的铝中；
2）将步骤1）的金属原料升温至680℃，搅拌至金属完全熔化，然后通入氩气，搅拌；
3）将步骤3）中熔化的金属原料加热至750℃，进行浇筑，然后进行挤杆拉丝，得到架空输电线导线。
对比例1
轻质导电铜银共混铝基粉末冶金材料，成分及各成分质量百分含量为：Cu 6%，Ag 3%，Ti 1.8%，V 0.04%，Gr 0.1%，Mg 0.36%，余量为Al，加工工艺同实施例1。
对比例2
轻质导电铜银共混铝基粉末冶金材料，成分及各成分质量百分含量为：Cu 10%，Ag 2%，Ti 1.8%，V 0.04%，Gr 0.1%，Mg 0.36%，B 0.85%，余量为Al，加工工艺同实施例1。
对比例3
轻质导电铜银共混铝基粉末冶金材料，成分及各成分质量百分含量为：Cu 4%，Ag 5%，Ti 1.8%，V 0.04%，Gr 0.1%，Mg 0.36%，B 0.85%，余量为Al，加工工艺同实施例1。
对实施例1~5以及对比例1~3的轻质导电铜银共混铝基粉末冶金材料，拉丝后的样品进行拉伸强度和电导率的测量，
拉伸强度测试：将试样切取成30cm长，然后在试样上标上刻度，取中间20cm
长度作为测试部件，按照拉伸测试的标准，用拉伸试验机进行拉伸性能的测试。
电阻率测量：截取拉丝试样120cm，取中间100cm为测试部件，用电阻测试仪进行常温的电阻测试，结果见表1所示。
表1：
| 拉伸强度/ MPa | 电导率 | |
| 实施例1 | 821 | 62.3% |
| 实施例2 | 816 | 63.5% |
| 实施例3 | 870 | 80.7% |
| 实施例4 | 898 | 79.8% |
| 实施例5 | 923 | 88.1% |
| 对比例1 | 902 | 60.0% |
| 对比例2 | 885 | 50.7% |
| 对比例3 | 882 | 49.4% |
对比例1与实施例5的区别仅在于未添加B，其导电率大幅下降；对比例2和对比例3与实施例5的区别仅在于铜和银的比例不同，可见铜和银的比例为2:1时对导电率有提高。
Claims (7)
1.轻质导电铜银共混铝基粉末冶金材料，其特征在于成分及各成分质量百分含量为：Cu 4.0~10%，Ag 2~5%，Ti 1.0~2.5%，V 0.01~0.06%，Gr 0.02~0.2%，Mg 0.24~0.48%，余量为Al。
2.根据权利要求1所述的轻质导电铜银共混铝基粉末冶金材料，其特征在于：还包括B 0.15~1.15%。
3.根据权利要求1所述的轻质导电铜银共混铝基粉末冶金材料，其特征在于：所述Cu的质量百分含量为Ag质量百分含量的2倍。
4.根据权利要求2所述的轻质导电铜银共混铝基粉末冶金材料，其特征在于：成分及各成分质量百分含量为：Cu 6.0~8%，Ag 3~4%，Ti 1.5~2.0%，V 0.03~0.05%，Gr 0.08~0.12%，Mg 0.32~0.40%，B 0.5~1.0%，余量为Al。
5.根据权利要求4所述的轻质导电铜银共混铝基粉末冶金材料，其特征在于：成分及各成分质量百分含量为：Cu 6%，Ag 3%，Ti 1.8%，V 0.04%，Gr 0.1%，Mg 0.36%，B 0.85%，余量为Al。
6.权利要求1~5中任意一项所述轻质导电铜银共混铝基粉末冶金材料在架空输电线导线中的应用。
7.根据权利要求6所述的应用，其特征在于加工工艺包括如下步骤：
1）金属原料熔化：将铝全部熔化，其他成分预热至180~220℃后加入到熔化的铝中；
2）将步骤1）的金属原料升温至650~700℃，搅拌至金属完全熔化，然后通入氩气，搅拌；
3）将步骤3）中熔化的金属原料加热至750℃，进行浇筑，然后进行挤杆拉丝，得到架空输电线导线。
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Effective date of registration: 20200103 Address after: Jingjiang Lake Road, Huian County village of Chongwu town Fujian city of Quanzhou Province under the 362000 No. 215 Patentee after: Zhang Zhihang Address before: Luojiang District of Quanzhou City, Fujian province 362000 Luo Xi Zhen East Village tracts No. 9 Patentee before: Lai Gaosheng |
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Effective date of registration: 20201228 Address after: 315324 No.304, Huancheng South Road, Zhouxiang Town, Ningbo City, Zhejiang Province Patentee after: Ningbo Hesheng New Material Co.,Ltd. Address before: 362000 No. 215, lower Lake Road, Jingjiang village, Chong Wu Town, Huian, Quanzhou, Fujian. Patentee before: Zhang Zhihang |