CN105463221A - 一种添加b和re元素提高圆铝杆的性能的工艺方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种添加B和RE元素提高圆铝杆的性能的工艺方法，采用在780度~800度铝液中加入Al-RE和Al-B中间合金，进行精炼、静置、除气、过滤，铸造成圆圆铝杆，所添加混合稀土w(RE)0.05%~0.2%和w(B)0.01%~0.045%，可以明显改善圆铝杆的力学性能和电学性能，圆铝杆的电阻率可降至(2.72~2.76)x10-8Ω.m，圆铝杆的电阻率、强度和塑性等综合技术指标都获得明显改善。
Description
技术领域
本发明属于材料技术领域，特别是涉及一种添加B和RE元素提高圆铝杆的性能的工艺方法。
背景技术
圆铝杆是生产电力和通讯铝电缆的主要原材料，为了适应电力和电器工业的发展，近年来国家对铝导体(铝母线、圆铝杆、电线电缆等)性能提出了较高的要求。目前我国国家标准中规定圆铝杆的电阻率为2.801x10-8Ω.m，国际IEC标准规定该指标为2.785x10-8Ω.m。目前我国相当数量厂家生产的产品达不到这两个标准。我国每年用作电导体的铝材约40万顿，长期以来，由于铝导体质量不高，在输电过程中造成电能巨大损耗。铝导体的电导率每提高一个百分点，全国每年少损耗数亿度电，效益相当可观。影响铝导电性的因素很多，其中化学成分是影响铝导体导电性的最基本的因素。金属材料学理论指出，铝的电阻是由于杂质元素破坏了铝晶格的正常结构，使晶格产生畸变，增加了电子流动与畸变晶格原子间的相互作用(碰撞)，造成电子衍射所致。铝导体中，通常含有少量的Fe、Si和微量的Ga、Ti、V、Cr、Cu等元素。这些元素(或固溶在晶内、或富集于晶界)都会或多或少地增大铝导体的电阻率。通过成分优化，从众多的元素中筛选出对电导率有益的元素作为添加元素，尽可能除掉有害元素或抑制有害元素的不利影响，达到改善铝导体导电性的目的。
发明内容
本发明要解决的技术问题是：提供一种添加B和RE元素提高圆铝杆的性能的工艺方法，力学性能和导电性能更好，以克服现有技术问题的不足。
本发明采用的技术方案是：一种添加B和RE元素提高圆铝杆的性能的工艺方法，包括以下步骤：
（1）配料：Al99.80%电解铝液、Al-RE中间合金和Al-B中间合金，中间合金化学成分如下：Al-RE-w(RE)为10%~12%(La占3/5，Ce占2/5)，w(Si)<0.25%，w(Fe)<0.25%，余量为Al；Al-B中w(B)为3%~3.35%，余量为Al；
（2）熔炼铸造：在780度~800度铝液中加入Al-RE和Al-B中间合金，进行精炼、静置、除气、过滤，铸造成圆铝杆。
所述步骤（2）中所采用用连铸连轧法。
所述步骤（2）中采用氩气精炼。
本发明有益效果：与现有技术相比，效果如下：
(1)RE加入到工业纯铝中可以提高电工圆铝杆的力学性能，B加入到工业纯铝中可明显改善电工圆铝杆的导电性能。
(2)同时添加混合稀土w(RE)0.05%~0.2%和w(B)0.01%~0.045%，圆铝杆的电阻率可降至(2.72~2.76)x10-8Ω.m，圆铝杆的电阻率、强度和塑性等综合技术指标优于国际、国内标准的规定值，产品内部质量优于国际同类产品。
具体实施方式
一种添加B和RE元素提高圆铝杆的性能的工艺方法，包括以下步骤：
（1）配料：Al99.80%电解铝液、Al-RE中间合金和Al-B中间合金，中间合金化学成分如下：Al-RE-w(RE)为10%~12%(La占3/5，Ce占2/5)，w(Si)<0.25%，w(Fe)<0.25%，余量为Al；Al-B中w(B)为3%~3.35%，余量为Al；
（2）熔炼铸造：在780度~800度铝液中加入Al-RE和Al-B中间合金，进行精炼、静置、除气、过滤，铸造成圆铝杆。
所述步骤（2）中所采用用连铸连轧法。
所述步骤（2）中采用氩气精炼。
采用上述一种添加B和RE元素提高圆铝杆的性能的工艺方法，可以得出RE对圆铝杆抗拉强度的影响，如表1所示，在99.8%Al中分别加入不同量的Al-RE中间合金，在相同的生产工艺条件下，得到其平均抗拉强度，由表可知，稀土元素提高了圆铝杆的抗拉强度。
表1RE对圆铝杆抗拉强度的影响
采用上述一种添加B和RE元素提高圆铝杆的性能的工艺方法，可以得出B元素对圆铝杆电阻率的影响，如表2所示，B改善铝导电性的作用是由于B可以与铝中的有害杂质元素Ti、V、Cr、Mn等反应，使它们由固溶态转变为析出态并沉积于熔体底部，减少铝导体内部晶格的畸变。此外，加入B还能增加铝液中的结晶核心数量，细化晶粒。因此，B的加入对圆铝杆的强度与电导率都有益处，在99.8%Al中分别加入不同量的Al-B中间合金，在相同工艺条件下，由表可看出B能明显地降低圆铝杆的电阻率。
表2B元素对圆铝杆电阻率的影响
采用上述一种添加B和RE元素提高圆铝杆的性能的工艺方法，可以得出RE、B综合作用对圆铝杆电阻率的影响，采用正交试验方案进行Al-混合RE-B、Al-La-B合金的熔炼及电阻率、硬度分析的小型实验，初步筛选出成分范围，可以得出表3所示的综合作用，由表可知，随着RE含量增加，圆铝杆的抗拉强度明显提高，塑性也有所改善，这是由于RE与铝液中的氢等气体及一些非金属杂质有较强的亲和力，能生成熔点高的化合物，故它有一定除氢、精炼、净化和变质的作用，添加一定量的RE使其与固溶于铝基体中的Fe、Si杂质等结合，生成稳定的金属间化合物，降低基体中杂质元素的固溶量，RE还能够起到脱S、脱O，细化晶粒、强化基体，显著改善铝合金的金相组织，减少铝合金的裂纹源，并使合金断裂过程中裂纹萌生位置与扩展途径发生改变，有利于合金的韧化，从而提高其强度、断裂韧性和塑性等作用。
Claims (3)
1.一种添加B和RE元素提高圆铝杆的性能的工艺方法，其特征在于：包括以下步骤：
（1）配料：Al99.80%电解铝液、Al-RE中间合金和Al-B中间合金，中间合金化学成分如下：Al-RE-w(RE)为10%~12%(La占3/5，Ce占2/5)，w(Si)<0.25%，w(Fe)<0.25%，余量为Al；Al-B中w(B)为3%~3.35%，余量为Al；
（2）熔炼铸造：在780度~800度铝液中加入Al-RE和Al-B中间合金，进行精炼、静置、除气、过滤，铸造成圆铝杆。
2.根据权利要求1所述的一种添加B和RE元素提高圆铝杆的性能的工艺方法，其特征在于：所述步骤（2）中所采用用连铸连轧法。
3.根据权利要求1所述的一种添加B和RE元素提高圆铝杆的性能的工艺方法，其特征在于：所述步骤（2）中采用氩气精炼。
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Cited By (3)
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|---|---|---|---|---|
| CN106435235A (zh) * | 2016-10-18 | 2017-02-22 | 山东创辉新材料科技有限公司 | 一种耐热电工圆铝杆的制备方法 |
| CN110819852A (zh) * | 2019-10-30 | 2020-02-21 | 全球能源互联网研究院有限公司 | 一种耐热性好的高导电率软铝单丝及其制备方法 |
| CN113604692A (zh) * | 2021-07-27 | 2021-11-05 | 江苏常铝铝业集团股份有限公司 | 铝合金稀土细化剂及刀片电池壳体用铝合金材料制造方法 |
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