CN105970038B - 一种具有良好导电性能的铝合金型材及其加工方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及型材领域内的一种具有良好导电性能的铝合金型材，该铝合金型材中包括质量含量如下的组分：3%~5%的Mg、2%~3.5%的Si、0.2%~0.8%的Ni、1%~1.5%Sr、0.47%~1.88%La，余量为Al。其通过称重、熔炼、固溶处理、挤出成形、冷拔及人工时效处理获得。其具有良好的机械性能和导电性能，可用于各种高压输变电设备中，制成母线或导线，具有强度高、导电性好、易生产的优点。

Description

一种具有良好导电性能的铝合金型材及其加工方法
技术领域
本发明涉及一种铝合金型材，特别涉及一种具有良好导电性能的铝合金型材及其加工方法。
背景技术
众所周知，铝具有良好的导电性和导热性能，其导电性仅次于银和铜，但是纯铝的机械强度较低，而铝合金的机械强度比较好，但是其导电性能又往往不足，导电性能和机械强度之间存在较大的矛盾，难以获得机械强度、铸造性能及导电性能均较好的铝合金材料。
为解决铝合金的机械性能和导电性能之间的矛盾问题，现有技术中，人们经过了大量的尝试，中国专利数据库中公开了一种铝铜镁系硬铝合金，其申请号：201410306359.1；申请日：2014-07-01；公开号：CN104046856A，公开日：2014-09-17，该铝铜镁系硬铝合金由铝、铜、镁、锌、钛以及镍六种金属成分组合而成，所述的铝铜镁系硬铝合金中各成分所占重量百分比分别为：所述的铝占88.5%-92.9%，所述的铜占1.9%-2.8%，所述的镁占2.3%-3.2%，所述的锌占1.7%-2.6%，所述的钛占0.8%-1.6%，所述的镍占0.4%-1.3%。通过在以铝为基的铝合金中添加铜、镁、锌、钛以及镍等金属元素，可以有效的提高铝合金的强度，提高塑性，方便后续的加工生产，并且具有优良的导电性、导热性和抗蚀性。该合金材料中，所形成的合金晶粒均匀度及细化度均不足，从而使得其导电性能仍不够好。
发明内容
本发明的目的是提供一种具有良好导电性能的铝合金型材及其加工方法，使得该型材具有更好的导电性能、机械强度和韧性，以便于后续的加工。
本发明的目的是这样实现的：一种具有良好导电性能的铝合金型材，该铝合金型材中包括质量含量如下的组分：
Mg 3%~5%
Si 2%~3.5%
Ni 0.2%~0.8%
Sr 1%~1.5%
La 0.47%~1.88%
余量为Al。
上述型材中，Ni和La的摩尔比优选为1:1。
上述具有良好导电性能的铝合金型材的加工方法，可依次按如下步骤进行：
1）按照如下重量的配比对物料称重，
Mg 3%~5%
Si 2%~3.5%
Ni 0.2%~0.8%
Sr 1%~1.5%
La 0.47%~1.88%
余量为Al；
其中，Ni和La是通过换算成LaNiO3的重量，以LaNiO3作为原料加入到组合物中进行熔炼的；
2）将上述组合物在710~750℃进行真空熔炼；
3）将熔炼后的合金材料在520~550℃进行固溶处理1-3小时；
4）将固溶处理后的合金材料经挤压成型加工成管状型材；
5）将所述管状型材经冷拔加工，使其伸长量为25%~45%；
6）在240~250℃进行人工时效处理48~96小时，消除其内应力，获得具有良好导电性能的铝合金型材。
本发明获得的有具有良好导电性能的铝合金型材，其具有较高的Mg含量，使得合金具有较好的机械性能，具有强度高、气密性好、铸造性好的优点；Sr具有细化铝基固溶体晶粒的效果；Al的活泼性大于Ni、La，被Al夺氧后Ni、La与原先固溶在铝基中的Si可形成稳定类金属化合物，并在晶界析出，改变了硅的形态和分布，净化了铝镁形成的晶格，使得枝晶间距被细化，同时提高了强度和可塑性。可用于各种高压输变电设备中，制成母线或导线，具有强度高、导电性好、易生产的优点。
具体实施方式
实施例1
第一种具有良好导电性能的铝合金型材，该铝合金型材中包括质量含量如下的组分：
Mg 3%
Si 2%
Ni 0.2%
Sr 1%
La 0.47%
余量为Al。
该具有良好导电性能的铝合金型材的加工方法，按如下步骤进行：
1）按照如下重量的配比对物料称重，
Mg 3%
Si 2%
Ni 0.2%
Sr 1%
La 0.47%
余量为Al；
其中，Ni和La是通过换算成LaNiO3的重量，以LaNiO3作为原料加入到组合物中进行熔炼的，因此Ni和La的摩尔比为1:1；在金属加工过程中，Al和Ni可形成一种雷尼镍合金，其化学性质不稳定，当镍含量较高时，在空气中可自燃，具有一定的危险性，通过LaNiO3的方式加入Ni和La，具有较高安全性；
2）将上述组合物在710℃进行真空熔炼；熔炼过程是各种材料相互相互融合的过程，同时也是净化过程，原先存留在铝中的氢可析出并被排出，浮杂和沉渣可被清除；
3）将熔炼后的合金材料在520℃进行固溶处理1-3小时；固溶处理是细化晶粒、净化晶格的过程，以提高铝合金的强度和韧性，同时，提高其导电性能；
4）将固溶处理后的合金材料经挤压成型加工成管状型材；
5）将所述管状型材经冷拔加工，使其伸长量为25%；冷拔处理使得晶间被拉伸，排列更加有序；冷变形是提高铜合金硬度和导电率的有效措施；
6）在240℃进行人工时效处理48小时，消除其内应力，获得具有良好导电性能的铝合金型材。
实施例2
第二种具有良好导电性能的铝合金型材，该铝合金型材中包括质量含量如下的组分：
Mg 5%
Si 3.5%
Ni 0.8%
Sr 1.5%
La 1.88%
余量为Al。
该具有良好导电性能的铝合金型材的加工方法，按如下步骤进行：
1）按照如下重量的配比对物料称重，
Mg 5%
Si 3.5%
Ni 0.8%
Sr 1.5%
La 1.88%
余量为Al；
其中，Ni和La是通过换算成LaNiO3的重量，以LaNiO3作为原料加入到组合物中进行熔炼的，因此Ni和La的摩尔比为1:1；
2）将上述组合物在750℃进行真空熔炼；
3）将熔炼后的合金材料在550℃进行固溶处理3小时； 4）将固溶处理后的合金材料经挤压成型加工成管状型材；
5）将所述管状型材经冷拔加工，使其伸长量为45%；
6）在250℃进行人工时效处理96小时，消除其内应力，获得具有良好导电性能的铝合金型材。
实施例3
第三种具有良好导电性能的铝合金型材，该铝合金型材中包括质量含量如下的组分：
Mg 4%
Si 3%
Ni 0.6%
Sr 1.2%
La 1.41%
余量为Al。
该具有良好导电性能的铝合金型材的加工方法，按如下步骤进行：
1）按照如下重量的配比对物料称重，
Mg 4%
Si 3%
Ni 0.6%
Sr 1.2%
La 1.41%
余量为Al；
其中，Ni和La是通过换算成LaNiO3的重量，以LaNiO3作为原料加入到组合物中进行熔炼的；
2）将上述组合物在720℃进行真空熔炼；熔炼过程是各种材料相互相互融合的过程，同时也是净化过程，原先存留在铝中的氢可析出并被排出，浮杂和沉渣可被清除；
3）将熔炼后的合金材料在530℃进行固溶处理2小时；固溶处理是细化晶粒、净化晶格的过程，以提高铝合金的强度和韧性，同时，提高其导电性能；
4）将固溶处理后的合金材料经挤压成型加工成管状型材；
5）将所述管状型材经冷拔加工，使其伸长量为35%；冷拔处理使得晶间被拉伸，排列更加有序；冷变形是提高铜合金硬度和导电率的有效措施；
6）在245℃进行人工时效处理60小时，消除其内应力，获得具有良好导电性能的铝合金型材。
实施例4
第四种具有良好导电性能的铝合金型材，该铝合金型材中包括质量含量如下的组分：
Mg 3%
Si 3.5%
Ni 0.8%
Sr 1%
La 1.88%
余量为Al。
该具有良好导电性能的铝合金型材的加工方法，按如下步骤进行：
1）按照如下重量的配比对物料称重，
Mg 3%
Si 3.5%
Ni 0.8%
Sr 1%
La 1.88%
余量为Al；
其中，Ni和La是通过换算成LaNiO3的重量，以LaNiO3作为原料加入到组合物中进行熔炼的：
2）将上述组合物在710℃进行真空熔炼；
3）将熔炼后的合金材料在550℃进行固溶处理2小时；固溶处理是细化晶粒、净化晶格的过程，以提高铝合金的强度和韧性，同时，提高其导电性能；
4）将固溶处理后的合金材料经挤压成型加工成管状型材；
5）将所述管状型材经冷拔加工，使其伸长量为45%；
6）在250℃进行人工时效处理48小时，消除其内应力，获得具有良好导电性能的铝合金型材。
上述获得的具有良好导电性能的铝合金型材，其性能如下表所示
上表结果表明，所生产的具有良好导电性能的铝合金型材具有机械强度大，导电性能好的优点。
本发明并不局限于上述实施例，在本发明公开的技术方案的基础上，本领域的技术人员根据所公开的技术内容，不需要创造性的劳动就可以对其中的一些技术特征作出一些替换和变形，这些替换和变形均在本发明的保护范围内。

Claims (1)

1.一种具有良好导电性能的铝合金型材的加工方法，其特征在于包括如下步骤：
1）按照如下重量配比对物料称重，其中
Mg 3%~5%
Si 2%~3.5%
Ni 0.2%~0.8%
Sr 1%~1.5%
La 0.47%~1.88%
余量为Al；
其中，Ni和La是通过换算成LaNiO3的重量，以LaNiO3作为原料加入到组合物中进行熔炼的；
2）将上述组合物在710~750℃进行真空熔炼；
3）将熔炼后的合金材料在520~550℃进行固溶处理1-3小时；
4）将固溶处理后的合金材料经挤压成型加工成管状型材；
5）将所述管状型材经冷拔加工，使其伸长量为25%~45%；
6）在240~250℃进行人工时效处理48~96小时，消除其内应力，获得具有良好导电性能的铝合金型材。
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