CN105648284A - 一种铝代铜高导合金材料 - Google Patents

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    • H01B1/02—Conductors or conductive bodies characterised by the conductive materials; Selection of materials as conductors mainly consisting of metals or alloys
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Abstract

本发明属于导体材料的技术领域，具体的涉及一种铝代铜高导合金材料。该种铝代铜高导合金材料，包括以下成分：Si，Fe，Cu，Mn，Mg，Cr，Zn，B，Ti，还包括La、Ce和Er。该合金材料晶粒尺寸细小均匀；电导率高；同时强度高，不易出现裂纹。

Description

一种铝代铜高导合金材料
技术领域
本发明属于导体材料的技术领域，具体的涉及一种铝代铜高导合金材料。
背景技术
从理论上讲,作为导体材料首先要有良好的电阻率,其次要具有一定的支撑其自身重量及风力、冰雪等引起的应力强度，这是两个基本要求。影响导体材料导电性的因素很多,其中化学成分是最基本的影响因素，即导体材料的电导率主要取决于原材料的化学成分。
目前现有导体材料存在以下问题：导电性能不高；强度不够，容易出现裂纹。
发明内容
本发明的目的在于针对现有导体材料的导电性能不高；强度不够，容易出现裂纹的问题而提供一种铝代铜高导合金材料，该合金材料晶粒尺寸细小均匀；电导率高；同时强度高，不易出现裂纹。
本发明的技术方案为：一种铝代铜高导合金材料，包括以下成分：Si，Fe，Cu，Mn，Mg，Cr，Zn，B，Ti，还包括La、Ce和Er。
所述铝代铜高导合金材料，按质量分数之比所述La：Ce：Er为0.8～1.6:0.5～1.5:1.6～2.5。
所述铝代铜高导合金材料，按质量分数之比所述La：Ce：Er为1:1:2。
所述La、Ce和Er的质量分数之和为0.3～0.9%。
所述铝代铜高导合金材料，包括以下质量分数的成分：Si0.3～0.5%，Fe0.10～0.15%，Cu≤0.10%，Mn≤0.03%，Mg0.35～0.8%，Cr≤0.03%，Zn≤0.10%，B≤0.06%，Ti≤0.03%；La、Ce和Er的质量分数之和为0.3～0.9%；余量为Al及其他不可避免的杂质。
所述成分B的质量分数为0.03%。
所述成分Ti的质量分数为≤0.01%。
本发明的有益效果为：本发明所述铝代铜高导合金材料，包括以下成分：Si，Fe，Cu，Mn，Mg，Cr，Zn，B，Ti，还包括La、Ce和Er。
晶粒大小对材料的性能有重要的影响，铸态组织的细化是加工成形后获得细小晶粒的基础，未添加La、Ce和Er的合金材料的合金铸态组织晶粒平均直径可达163μｍ，枝晶粗大；在本发明所述其他成分的基础上协同添加了La、Ce和Er，使得合金材料的合金铸态组织晶粒变小，晶粒尺寸细小均匀。
（1）添加了La、Ce和Er质量分数之和为0.1%的合金材料的合金铸态组织晶粒变小，晶粒平均直径为160μｍ；
（2）添加了La、Ce和Er质量分数之和为0.2%的合金材料的合金铸态组织晶粒变小，晶粒平均直径为158μｍ；
（3）添加了La、Ce和Er质量分数之和为0.3%的合金材料的合金铸态组织晶粒变小，晶粒平均直径为103μｍ；随着添加量的逐渐增加，合金铸态组织晶粒越来越细化，晶粒尺寸更加细小均匀；
（4）添加了La、Ce和Er质量分数之和为0.9%的合金铸态晶粒平均直径为39μｍ，与未添加相比减小了76.07%；
（5）添加了La、Ce和Er质量分数之和为1.2%的合金铸态晶粒平均直径为89μｍ；
（6）添加了La、Ce和Er质量分数之和为1.8%的合金铸态晶粒平均直径为159μｍ。
上述结果表明，添加微量的La、Ce和Er对合金材料的合金组织起到了细化晶粒的作用，进而增加拉升强度、提高韧性等机械性能。然而添加量不同所引起的最终结果不同，因此对于La、Ce和Er添加总量具有最佳选择范围。
由于La、Ce和Er可除去合金材料中的H等杂质元素，减少气孔的数量，净化铝基体和晶界，从而有利于提高合金的导电性能。而未添加La、Ce和Er时，杂质元素多呈游离态分布，溶解在合金材料中，添加La、Ce和Er后，La、Ce和Er与一些固溶于合金材料中的有害杂质形成了稳定的金属间化合物，从而降低了杂质元素在合金材料中的固溶度，提高了合金材料的电导率。在一定范围内随着La、Ce和Er添加量的逐渐增加，合金材料的电导率逐渐提高，当La、Ce和Er添加质量分数之和为0.3～0.9%时，合金材料的电导率为64.9～74.8%IACS，与未添加时相比，电导率提高了6.87～8.15%。
当La、Ce和Er添加量增至质量分数之和为0.3～0.9%时，所述合金材料的抗拉强度和伸长率分别为249～267MPa和17.6～19.4%，与未添加相比，抗拉强度和伸长率分别提高了15.19～18.24%和17.58～19.03%。。
合金材料中加入一定量的La、Ce和Er可以大幅度提高合金材料的力学性能，有效防止合金材料出现裂纹；但是同时会提高材料的电阻率，因此La、Ce和Er含量最好在0.3～0.9%(质量分数)内，如果超过此范围，合金材料的电阻率会大幅提高，同时合金材料的强度反而急剧下降。
具体实施方式
下面通过实施例对本发明进行详细的说明。
实施例1
所述铝代铜高导合金材料，包括以下质量分数的成分：Si0.3～0.5%，Fe0.10～0.15%，Cu≤0.10%，Mn≤0.03%，Mg0.35～0.8%，Cr≤0.03%，Zn≤0.10%，B0.03%，Ti≤0.01%；La、Ce和Er的质量分数之和为0.3%；余量为Al及其他不可避免的杂质。
所述铝代铜高导合金材料，按质量分数之比所述La：Ce：Er为0.8:0.5:1.6。
实施例2
所述铝代铜高导合金材料，包括以下质量分数的成分：Si0.3～0.5%，Fe0.10～0.15%，Cu≤0.10%，Mn≤0.03%，Mg0.35～0.8%，Cr≤0.03%，Zn≤0.10%，B0.03%，Ti≤0.01%；La、Ce和Er的质量分数之和为0.9%；余量为Al及其他不可避免的杂质。
所述铝代铜高导合金材料，按质量分数之比所述La：Ce：Er为1.6:1.5:2.5。
实施例3
所述铝代铜高导合金材料，包括以下质量分数的成分：Si0.3～0.5%，Fe0.10～0.15%，Cu≤0.10%，Mn≤0.03%，Mg0.35～0.8%，Cr≤0.03%，Zn≤0.10%，B0.03%，Ti≤0.01%；La、Ce和Er的质量分数之和为0.6%；余量为Al及其他不可避免的杂质。
所述铝代铜高导合金材料，按质量分数之比所述La：Ce：Er为1:1:2。

Claims (7)

1.一种铝代铜高导合金材料，包括以下成分：Si，Fe，Cu，Mn，Mg，Cr，Zn，B，Ti，其特征在于，还包括La、Ce和Er。
2.根据权利要求1所述铝代铜高导合金材料，其特征在于，按质量分数之比所述La：Ce：Er为0.8～1.6:0.5～1.5:1.6～2.5。
3.根据权利要求2所述铝代铜高导合金材料，其特征在于，按质量分数之比所述La：Ce：Er为1:1:2。
4.根据权利要求1所述铝代铜高导合金材料，其特征在于，所述La、Ce和Er的质量分数之和为0.3～0.9%。
5.根据权利要求4所述铝代铜高导合金材料，其特征在于，包括以下质量分数的成分：Si0.3～0.5%，Fe0.10～0.15%，Cu≤0.10%，Mn≤0.03%，Mg0.35～0.8%，Cr≤0.03%，Zn≤0.10%，B≤0.06%，Ti≤0.03%；La、Ce和Er的质量分数之和为0.3～0.9%；余量为Al及其他不可避免的杂质。
6.根据权利要求5所述铝代铜高导合金材料，其特征在于，所述成分B的质量分数为0.03%。
7.根据权利要求5所述铝代铜高导合金材料，其特征在于，所述成分Ti的质量分数为≤0.01%。
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