CN106756268A - 一种中高强度铝合金导线材料及其制备方法 - Google Patents

一种中高强度铝合金导线材料及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明提供一种中高强度铝合金导线材料及其制备方法；所述方法通过向纯铝中加入Si，Er，Zr，Ni，Se元素，通过热挤压和固溶~时效技术获得铝合金导线材料，采用普通工业级纯铝锭为原料生产，生产成本与常规铝合金导线成本相当，而其维氏硬度>80HV，室温抗拉强度>240Mpa，伸长率>8%，导电率>57%IACS。

Description

一种中高强度铝合金导线材料及其制备方法
技术领域
本发明属于输电设备技术领域，尤其涉及铝合金导线及其生产工艺，具体涉及一种中高强度铝合金导线材料及其制备方法。
背景技术
近年来，铝合金作为导线材料越来越受到大量广泛的使用，研究铝合金导体材料也越来越受到国内外的重视。输电用材质常用的是铜，与铝相比，铜具有高的强度，好的导电性，而铝的强度约为铜的39%，导电率约为铜的64%，但是铝的密度比铜小，同体积下铝的重量仅为铜的30%，比强度较铜高，同等重量的导电性也比铜高，并且铝的价格比铜相对要低廉的多，因此，使用铝及铝合金作为导体材料可以大大节省成本，节约资源。
20世纪50~60年代，法国、美国、日本和比利时等国家对铝合金导线进行了大量的实验，认为铝合金导体具有良好的导电性能、焊接性能、耐蚀性能、导电容量大、抗拉强度高、质量轻、弧垂特性好等一系列优点，常常被用作架空大跨越钢芯铝合金绞线（AACSR）或铝合金绞线（AAAC）中的输电导线。当前，在国外，目前正在广泛应用的一种就叫做全铝合金铝导线AAAC的导线材料。日本输电线路50%以上的导线已开始使用AAAC，法国更高达80%以上。在国外几十年的使用过程中，也验证了这种铝合金导线材料的安全可靠性，电学及力学性能。
但是，目前我国还没有很好的解决铝合金导体材料在使用过程中的问题，特别是铝合金导体材料机械性能与导电性能之间的矛盾一直以来没有得到很好地解决，我国目前使用的铝合金导体材料很多都是依靠进口。一直以来国外对于铝合金导线材料的制备及加工工艺对我国都是采取技术封锁，到目前为止，我们尚未研制出与国外性能相当的铝合金导线材料。一方面是由于铝合金导线材料的合金成分配方不能很好地确定，另一方面是与之成分相对应的加工工艺也未能掌握。
因此，我们尝试采用多种微量元素复合合金化手段，进行成分优化，以此来提高铝合金材料的强度和导电性能。通过优化合金元素种类和含量，采用科学的熔炼、铸造与热处理工艺，使多种合金能充分融入铝合金中并相互作用，同时控制合金元素的存在形态和铝合金的组织结构，使铝合金在具有优良机械性能的同时，具有良好的导电性能，进一步提高全铝合金导线在输电领域的地位与应用，创造更大的社会价值。
发明内容
针对现有产品无法满足市场迫切需要的问题，本发明提供一种中高强度铝合金导线材料及其制备方法，通过加入多种微量的合金元素来提高铝合金导线材料的强度并保持其具有高的导电性，并提供一种加工工艺使最终产品的强度>240Mpa，伸长率>8%，导电率>57%IACS。本发明的技术方案是：
一种中高强度铝合金导线材料，由0.05~0.4wt%Si，0.035~0.1wt%Er，0.05~0.11wt%Ni，0.06~0.18wt%Se，0.15~0.3Zrwt%，余量为Al的元素成分组成，且满足：
Er：Ni原子比为2.0~2.5：1，
Zr：Se原子比为2.0~3.0：1，
质量百分量满足：2Ni+2Er+3Se=Zr+2Si。
本铝合金导线材料在室温下的维氏硬度不小于80HV，室温抗拉强度不小于240Mpa，伸长率不小于8%，导电率不小于57%IACS。
制备本发明所述的一种中高强度铝合金导线材料的方法，按照如下步骤进行制备：
步骤1：将20.00Kg工业用铝、0.50 ~2.00kg的Al-Si中间合金、0.111~0.330Kg 的Al2(SeO3)3粉末均匀混合后加热，直至充分熔化，得到一次合金化铝合金熔体。
步骤2：将20.00Kg工业用铝、0.350~1.000Kg的Al-Er中间合金均匀混合后加热，直至充分熔化，得到二次合金化铝合金熔体。
步骤3：将20.00Kg工业用铝、0.50~1.10Kg的Al-Ni中间合金均匀混合后加热，直至充分熔化，得到三次合金化铝合金熔体。
步骤4：将步骤2得到的二次合金化铝合金熔体，加入步骤3得到的三次合金化铝合金熔体中，加热并搅拌，得到四次合金化铝合金熔体。
步骤5：将20.00~36.00Kg工业用铝、1.50~3.00Kg的Al-Zr中间合金均匀混合后加热，直至充分熔化，得到五次合金化铝合金熔体。
步骤6：将步骤4得到的四次合金化铝合金熔体，加入步骤5得到的五次合金化铝合金熔体中，加热炉体并搅拌，得到六次合金化铝合金熔体。
步骤7：将步骤6得到的六次合金化铝合金熔体，加入步骤1得到的一次合金化铝合金熔体中，加热并搅拌，得到七次合金化铝合金熔体。
步骤8：向步骤7得到的七次合金化铝合金熔体加入1.50~3.00kg Al-Zr中间合金均匀混合后，加热并搅拌，得到变质的合金化铝合金熔体。
步骤9：变质的合金化铝合金熔体进行搅拌和保温。随后，加入六氯乙烷精炼剂进行精炼并除渣，得到精炼后铝合金熔体。
步骤10：将步骤9所得的精炼后铝合金熔体在710℃保温静置30min后，缓慢倒入圆柱形模具型腔中，空冷后得到圆柱形铝合金铸锭。
步骤11：将步骤10所得的圆柱形铝合金铸锭进行退火处理，随后置于空气中自然冷却，得到退火铸锭。
步骤12：将步骤11所得的退火铝合金铸锭进行表面切削处理，得到铝合金铸锭。
步骤13：将步骤12所得的铝合金铸锭进行热挤压，得到铝合金圆杆。
步骤14：将步骤13所得的铝合金圆杆进行固溶处理和淬火处理，得到一次固溶圆杆。
步骤15：将步骤14所得的一次固溶圆杆，进行时效处理和淬火处理，得到一次时效圆杆。
步骤16：将步骤15所得的一次时效圆杆进行固溶处理和淬火处理，得到二次固溶圆杆。
步骤17：将步骤16所得的二次固溶圆杆，进行时效处理并置于空气中自然冷却，得到成品。
有益的技术效果
本发明提供一组铝合金导线材料的合金成分配方，能够兼顾铝合金导体材料机械性能与导电性能，从而较好的解决铝合金导体材料在使用过程中的问题，打破国外在铝合金导线材料的制备及加工工艺方面对我国的技术封锁，减少我国对进口铝合金导体材料的依靠
本发明还提供一套与上述成分相对应的加工工艺，该工艺不仅仅通过实验室的实验与论证，还在厂矿进行了多批次的小试与中试。该工艺路线尽可能利用厂矿现有的设备，无需添加额外的设备，对厂矿升级设备的要求低，具有较好的推广与应用价值。
从产物的性能上来说：本产物在20℃的导电率为57.5%IACS~58.5%IACS之间。维氏硬度在80~110HV之间。抗拉强度在240~330MPa之间。拉重比在7.52~8.67km之间。强度与导电率兼顾。
从制备产物的工艺过程上说，本发明具有如下优点：
（1）本发明通过添加对铝合金有益的稀土Er、Zr、Ni、Se及适量的Si元素，在提高合金强度的同时，未显著降低合金的导电率。
（2）本发明充分考虑到熔炼工艺与元素充分合金化的匹配要求。本发明针对每种合金元素的熔炼采取不同的熔炼温度，不但确保每种元素都能充分融入，更要求实现复合合金化。
（3）本发明提供一组热处理工艺措施，以控制合金元素的存在形态和铝合金的组织结构，使各合金元素的作用能充分发挥出来。本发明采用两次固溶加时效的手段，使合金中的时效相充分析出，以达到高的强度和导电率。
具体实施方式
现进一步说明本发明的技术细节与优点：
一种中高强度铝合金导线材料，由0.05~0.4wt%Si，0.035~0.1wt%Er，0.05~0.11wt%Ni，0.06~0.18wt%Se，0.15~0.3Zrwt%，余量为Al的元素成分组成，且满足：
Er：Ni原子比为2.0~2.5：1，
Zr：Se原子比为2.0~3.0：1，
质量百分量满足：2Ni+2Er+3Se=Zr+2Si。
本铝合金导线材料在室温下的维氏硬度不小于80HV，室温抗拉强度不小于240Mpa，伸长率不小于8%，导电率不小于57%IACS。
进一步说，本产物在本产物在20℃的导电率为57.5%IACS~58.5%IACS之间，
维氏硬度在80~110HV之间，抗拉强度在240~330MPa之间，拉重比在7.52~8.67km之间。
制备本发明所述的一种中高强度铝合金导线材料的方法，按照如下步骤进行制备：
步骤1：将20.00Kg工业用铝、0.50 ~2.00kg的Al-Si中间合金、0.111~0.330Kg 的Al2(SeO3)3粉末均匀混合后加热，直至充分熔化，得到一次合金化铝合金熔体。
步骤2：将20.00Kg工业用铝、0.350~1.000Kg的Al-Er中间合金均匀混合后加热，直至充分熔化，得到二次合金化铝合金熔体。
步骤3：将20.00Kg工业用铝、0.50~1.10Kg的Al-Ni中间合金均匀混合后加热，直至充分熔化，得到三次合金化铝合金熔体。
步骤4：将步骤2得到的二次合金化铝合金熔体，加入步骤3得到的三次合金化铝合金熔体中，加热并搅拌，得到四次合金化铝合金熔体。
步骤5：将20.00~36.00Kg工业用铝、1.50~3.00Kg的Al-Zr中间合金均匀混合后加热，直至充分熔化，得到五次合金化铝合金熔体。
步骤6：将步骤4得到的四次合金化铝合金熔体，加入步骤5得到的五次合金化铝合金熔体中，加热炉体并搅拌，得到六次合金化铝合金熔体。
步骤7：将步骤6得到的六次合金化铝合金熔体，加入步骤1得到的一次合金化铝合金熔体中，加热并搅拌，得到七次合金化铝合金熔体。
步骤8：向步骤7得到的七次合金化铝合金熔体加入1.50~3.00kg Al-Zr中间合金均匀混合后，加热并搅拌，得到变质的合金化铝合金熔体。
步骤9：变质的合金化铝合金熔体进行搅拌和保温。随后，加入六氯乙烷精炼剂进行精炼并除渣，得到精炼后铝合金熔体。
步骤10：将步骤9所得的精炼后铝合金熔体在710℃保温静置30min后，缓慢倒入圆柱形模具型腔中，空冷后得到圆柱形铝合金铸锭。
步骤11：将步骤10所得的圆柱形铝合金铸锭进行退火处理，随后置于空气中自然冷却，得到退火铸锭。
步骤12：将步骤11所得的退火铝合金铸锭进行表面切削处理，得到铝合金铸锭。
步骤13：将步骤12所得的铝合金铸锭进行热挤压，得到铝合金圆杆。
步骤14：将步骤13所得的铝合金圆杆进行固溶处理和淬火处理，得到一次固溶圆杆。
步骤15：将步骤14所得的一次固溶圆杆，进行时效处理和淬火处理，得到一次时效圆杆。
步骤16：将步骤15所得的一次时效圆杆进行固溶处理和淬火处理，得到二次固溶圆杆。
步骤17：将步骤16所得的二次固溶圆杆，进行时效处理并置于空气中自然冷却，得到成品。
进一步说，制备一种中高强度铝合金导线材料的方法的具体步骤为：
步骤1：将20.00Kg工业用铝、0.50~2.00kg的Al-Si中间合金、0.111~0.330Kg Al2(SeO3)3粉末均匀混合后，装入熔炼炉炉膛，加热炉体至760~800℃使物料充分熔化后，将铝合金熔体降温至730~750℃，保温10min后，停止加热，得到一次合金化铝合金熔体。
步骤2：将20.00Kg工业用铝、0.350~1.000Kg的Al-Er中间合金均匀混合后，装入熔炼炉炉膛，加热炉体至830~850℃使物料充分熔化，后将铝合金熔体降温，750~780℃，保温10min后，停止加热，得到二次合金化铝合金熔体。
步骤3：将20.00Kg工业用铝、0.500~1.100Kg的Al-Ni中间合金均匀混合后，装入熔炼炉炉膛，加热炉体至880~900℃使物料充分熔化，后将铝合金熔体降温，760~800℃，保温10min后，停止加热，得到三次合金化铝合金熔体。
步骤4：将步骤2得到的二次合金化铝合金熔体，通过漏斗加入步骤3得到的三次合金化铝合金熔体中，加热炉体，使炉体在760~800℃保温10min后，开启电磁搅拌器，搅拌，15min后，得到四次合金化铝合金熔体。
步骤5：将20.00Kg工业用铝、1.50~3.00Kg的Al-Zr中间合金均匀混合后，装入熔炼炉炉膛，加热炉体至850~880℃使物料充分熔化，后将铝合金熔体降温，760~780℃，保温10min后，停止加热，得到五次合金化铝合金熔体。
步骤6：将步骤4得到的四次合金化铝合金熔体，通过漏斗加入步骤5得到的五次合金化铝合金熔体中，加热炉体，使炉体在760~800℃保温10min后，开启电磁搅拌器，搅拌，15min后，得到六次合金化铝合金熔体。
步骤7：将步骤6得到的六次合金化铝合金熔体，通过漏斗加入步骤1得到的一次合金化铝合金熔体中，加热炉体，使炉体在730~750℃保温10min后，开启电磁搅拌器，搅拌，15min后，得到七次合金化铝合金熔体。
步骤8：向步骤7得到的七次合金化铝合金熔体加入1.5~3KgAl-Zr中间合金均匀混合后，加热炉体至850~880℃使新加入Al-Zr中间合金完全融化，后将铝合金熔体降温至760~800℃，保温10min后，开启电磁搅拌器，搅拌15min，新加入的Al-Zr中间合金起到变质处理的作用，并充分合金化，由此得到变质的合金化铝合金熔体。
步骤9：在750℃下，开启电磁搅拌器，经过15min的电磁搅拌，加热熔炼炉，使炉体在730~760℃保温10min后，加入0.500Kg六氯乙烷精炼剂进行精炼并除渣，得到精炼后铝合金熔体。
步骤10：将步骤9所得的精炼后铝合金熔体在700~720℃保温静置30min后，缓慢倒入圆柱形模具型腔中，空冷后得到圆柱形铝合金铸锭。
步骤11：将步骤10所得的圆柱形铝合金铸锭放入热处理炉中进行退火处理，保温温度为400~500℃，保温时间为12~24h，取出铝合金铸锭，置于空气中使之自然冷却，得到退火铸锭。
步骤12：将步骤11所得的退火铝合金铸锭进行表面切削处理，去除铸锭表面缺陷，得到铝合金铸锭。
步骤13：将步骤12所得的铝合金铸锭加热至500~550℃，保温2~4h，在卧式挤压机上进行热挤压，得到铝合金圆杆。
步骤14：将步骤13所得的铝合金圆杆放入热处理炉中进行固溶处理，固溶温度为500~550℃，保温时间为2~4h，取出铝合金圆杆，立即丢入水中，淬火处理，得到一次固溶圆杆。
步骤15：将步骤14所得的一次固溶圆杆，立即放入鼓风干燥箱中进行时效处理，在300℃条件下保温4~6h后，取出立即丢入水中，淬火处理，得到一次时效圆杆。
步骤16：将步骤15所得的一次时效圆杆放入热处理炉中进行二次固溶处理，固溶温度为550~600℃，保温时间为2~4h，取出铝合金圆杆，立即丢入水中，淬火处理，得到二次固溶圆杆。
步骤17：将步骤16所得的二次固溶圆杆，立即放入鼓风干燥箱中进行二次时效处理，在180℃条件下保温6~8h后，取出铝合金圆杆，取出后置于空气中自然冷却，得到成品。
更进一步说，在步骤1中，工业用铝的纯度为99.7wt%。Al-Si中间合金的成分为20wt%Si与80wt%Al。Al2(SeO3)3为粉末。
在步骤2中，工业用铝的纯度为99.7wt %。Al-Er中间合金的成分为10wt%Er与90wt%Al。在步骤3中，工业用铝的纯度为99.7wt%。Al-Ni中间合金的成分为10wt%Ni与90wt%Al。
在步骤5和步骤8中，工业用铝的纯度为99.7wt%。Al-Zr中间合金的成分为5wt%Zr与95wt%Al。
更进一步说，在步骤10中，圆柱形模具型腔的规格为Φ100.0mm。由步骤12获得的铝合金铸锭的规格为Φ90.0~95.0mm。
更进一步说，在步骤13中，卧式挤压机的压力不小于800t。且卧式挤压机具有加热的功能，卧式挤压机在挤压模具的同时加热至500~550℃。由卧式挤压机制得的铝合金圆杆的规格为Φ15.0mm。
实施例1
步骤1：将2Kg工业用铝、50g的Al-Si中间合金、11.1g Al2(SeO3)3粉末均匀混合后，装入熔炼炉炉膛，加热炉体至780℃使物料充分熔化后，将铝合金熔体降温至730℃，保温10min后，停止加热，得到一次合金化铝合金熔体。
步骤2：将2Kg工业用铝、35g的Al-Er中间合金均匀混合后，装入熔炼炉炉膛，加热炉体至850℃使物料充分熔化，后将铝合金熔体降温，780℃，保温10min后，停止加热，得到二次合金化铝合金熔体。
步骤3：将2Kg工业用铝、50g的Al-Ni中间合金均匀混合后，装入熔炼炉炉膛，加热炉体至900℃使物料充分熔化，后将铝合金熔体降温，780℃，保温10min后，停止加热，得到三次合金化铝合金熔体。
步骤4：将步骤2得到的二次合金化铝合金熔体，通过漏斗加入步骤3得到的三次合金化铝合金熔体中，加热炉体，使炉体在780℃保温10min后，开启电磁搅拌器，搅拌，15min后，得到四次合金化铝合金熔体。
步骤5：将3.6Kg工业用铝、150g的Al-Zr中间合金均匀混合后，装入熔炼炉炉膛，加热炉体至880℃使物料充分熔化，后将铝合金熔体降温，760℃，保温10min后，停止加热，得到五次合金化铝合金熔体。
步骤6：将步骤4得到的四次合金化铝合金熔体，通过漏斗加入步骤5得到的五次合金化铝合金熔体中，加热炉体，使炉体在800℃保温10min后，开启电磁搅拌器，搅拌，15min后，得到六次合金化铝合金熔体。
步骤7：将步骤6得到的六次合金化铝合金熔体，通过漏斗加入步骤1得到的一次合金化铝合金熔体中，加热炉体，使炉体在750℃保温10min后，开启电磁搅拌器，搅拌，15min后，得到七次合金化铝合金熔体。
步骤8：向步骤7得到的七次合金化铝合金熔体加入1.5KgAl-Zr中间合金均匀混合后，加热炉体至860℃使新加入Al-Zr中间合金完全融化，后将铝合金熔体降温至760℃，保温10min后，开启电磁搅拌器，搅拌15min，新加入的Al-Zr中间合金起到变质处理的作用，并充分合金化，由此得到变质的合金化铝合金熔体。
步骤9：在750℃下，开启电磁搅拌器，经过15min的电磁搅拌，加热熔炼炉，使炉体在760℃保温10min后，加入50g六氯乙烷精炼剂进行精炼并除渣，得到精炼后铝合金熔体。
步骤10：将步骤9所得的精炼后铝合金熔体在710℃保温静置30min后，缓慢倒入圆柱形模具型腔中，空冷后得到圆柱形铝合金铸锭。
步骤11：将步骤10所得的圆柱形铝合金铸锭放入热处理炉中进行退火处理，保温温度为500℃，保温时间为12h，取出铝合金铸锭，置于空气中使之自然冷却，得到退火铸锭。
步骤12：将步骤11所得的退火铝合金铸锭进行表面切削处理，去除铸锭表面缺陷，得到铝合金铸锭。
步骤13：将步骤12所得的铝合金铸锭加热至520℃，保温4h，在卧式挤压机上进行热挤压，得到铝合金圆杆。
步骤14：将步骤13所得的铝合金圆杆放入热处理炉中进行固溶处理，固溶温度为500℃，保温时间为4h，取出铝合金圆杆，立即丢入水中，淬火处理，得到一次固溶圆杆。
步骤15：将步骤14所得的一次固溶圆杆，立即放入鼓风干燥箱中进行时效处理，在300℃条件下保温4h后，取出立即丢入水中，淬火处理，得到一次时效圆杆。
步骤16：将步骤15所得的一次时效圆杆放入热处理炉中进行二次固溶处理，固溶温度为600℃，保温时间为2h，取出铝合金圆杆，立即丢入水中，淬火处理，得到二次固溶圆杆。
步骤17：将步骤16所得的二次固溶圆杆，立即放入鼓风干燥箱中进行二次时效处理，在180℃条件下保温6h后，取出铝合金圆杆，取出后置于空气中自然冷却，得到成品。
经检测SEM、XRD等仪器的检测，该产物的成分配比0.035wt%Er、0.05wt%Ni、0.06wt%Se、0.15wt%Zr、0.11wt%Si，Al为平衡余量进行配料，总质量为10kg。
利用D60K数字金属电导率测量仪测量材料的导电率，导电率平均值为58.5%IACS。
利用HV~5型小负荷维氏硬度计测量材料的维氏硬度，平均值为81HV。
本材料的合金的室温拉伸力学性能测试按国家标准GB/T228~2010在CSS~44100电子万能材料实验机上进行，拉伸速度为2mm/min，计算得的抗拉强度平均值为242MPa，平均伸长率为11.26%。
实施案例2
步骤1：将2Kg工业用铝、200g的Al-Si中间合金、33g Al2(SeO3)3粉末均匀混合后，装入熔炼炉炉膛，加热炉体至780℃使物料充分熔化后，将铝合金熔体降温至730℃，保温10min后，停止加热，得到一次合金化铝合金熔体。
步骤2：将2Kg工业用铝、100g的Al-Er中间合金均匀混合后，装入熔炼炉炉膛，加热炉体至860℃使物料充分熔化，后将铝合金熔体降温，780℃，保温10min后，停止加热，得到二次合金化铝合金熔体。
步骤3：将2Kg工业用铝、100g的Al-Ni中间合金均匀混合后，装入熔炼炉炉膛，加热炉体至900℃使物料充分熔化，后将铝合金熔体降温，780℃，保温10min后，停止加热，得到三次合金化铝合金熔体。
步骤4：将步骤2得到的二次合金化铝合金熔体，通过漏斗加入步骤3得到的三次合金化铝合金熔体中，加热炉体，使炉体在780℃保温10min后，开启电磁搅拌器，搅拌，15min后，得到四次合金化铝合金熔体。
步骤5：将2.97Kg工业用铝、300g的Al-Zr中间合金均匀混合后，装入熔炼炉炉膛，加热炉体至880℃使物料充分熔化，后将铝合金熔体降温，760℃，保温10min后，停止加热，得到五次合金化铝合金熔体。
步骤6：将步骤4得到的四次合金化铝合金熔体，通过漏斗加入步骤5得到的五次合金化铝合金熔体中，加热炉体，使炉体在800℃保温10min后，开启电磁搅拌器，搅拌，15min后，得到六次合金化铝合金熔体。
步骤7：将步骤6得到的六次合金化铝合金熔体，通过漏斗加入步骤1得到的一次合金化铝合金熔体中，加热炉体，使炉体在750℃保温10min后，开启电磁搅拌器，搅拌，15min后，得到七次合金化铝合金熔体。
步骤8：向步骤7得到的七次合金化铝合金熔体加入300gAl-Zr中间合金均匀混合后，加热炉体至860℃使新加入Al-Zr中间合金完全融化，后将铝合金熔体降温至760℃，保温10min后，开启电磁搅拌器，搅拌15min，新加入的Al-Zr中间合金起到变质处理的作用，并充分合金化，由此得到变质的合金化铝合金熔体。
步骤9：在750℃下，开启电磁搅拌器，经过15min的电磁搅拌，加热熔炼炉，使炉体在760℃保温10min后，加入50g六氯乙烷精炼剂进行精炼并除渣，得到精炼后铝合金熔体。
步骤10：将步骤9所得的精炼后铝合金熔体在710℃保温静置30min后，缓慢倒入圆柱形模具型腔中，空冷后得到圆柱形铝合金铸锭。
步骤11：将步骤10所得的圆柱形铝合金铸锭放入热处理炉中进行退火处理，保温温度为500℃，保温时间为12h，取出铝合金铸锭，置于空气中使之自然冷却，得到退火铸锭。
步骤12：将步骤11所得的退火铝合金铸锭进行表面切削处理，去除铸锭表面缺陷，得到铝合金铸锭。
步骤13：将步骤12所得的铝合金铸锭加热至520℃，保温4h，在卧式挤压机上进行热挤压，得到铝合金圆杆。
步骤14：将步骤13所得的铝合金圆杆放入热处理炉中进行固溶处理，固溶温度为550℃，保温时间为4h，取出铝合金圆杆，立即丢入水中，淬火处理，得到一次固溶圆杆。
步骤15：将步骤14所得的一次固溶圆杆，立即放入鼓风干燥箱中进行时效处理，在300℃条件下保温4h后，取出立即丢入水中，淬火处理，得到一次时效圆杆。
步骤16：将步骤15所得的一次时效圆杆放入热处理炉中进行二次固溶处理，固溶温度为600℃，保温时间为4h，取出铝合金圆杆，立即丢入水中，淬火处理，得到二次固溶圆杆。
步骤17：将步骤16所得的二次固溶圆杆，立即放入鼓风干燥箱中进行二次时效处理，在180℃条件下保温8h后，取出铝合金圆杆，取出后置于空气中自然冷却，得到成品。
实施例2的产物的总质量为10kg。经检测实施例2的产物成分配比为0.1wt%Er、0.11wt%Ni、0.18wt%Se、0.3wt%Zr、0.32 wt%Si，Al为平衡余量。
利用D60K数字金属电导率测量仪测量材料的导电率，导电率平均值为57.5%IACS。
利用HV~5型小负荷维氏硬度计测量材料的维氏硬度，平均值为102HV。
该样品的合金的室温拉伸力学性能测试按国家标准GB/T228~2010在CSS~44100电子万能材料实验机上进行，拉伸速度为2mm/min，计算得的抗拉强度平均值为328MPa，平均伸长率为8.35%。

Claims (7)

1.一种中高强度铝合金导线材料，其特征在于：由0.1~0.4wt%Si，0.035~0.1wt%Er，0.05~0.11wt%Ni，0.06~0.18wt%Se，0.15~0.3Zrwt%，余量为Al的元素成分组成，且满足：
Er：Ni原子比为2.0~2.5：1，
Zr：Se原子比为2.0~3.0：1，
质量百分量满足：2Ni+2Er+3Se=Zr+2Si；
本铝合金导线材料在室温下的维氏硬度不小于80HV，室温抗拉强度不小于240Mpa，伸长率不小于8%，导电率不小于57%IACS。
2.根据权利要求1所述的一种中高强度铝合金导线材料，其特征在于：本产物在20℃的导电率为57.5%IACS~58.5%IACS之间；维氏硬度在80~110HV之间；抗拉强度在240~330MPa之间；拉重比在7.52~8.67km之间。
3.制备权利要求1或2所述的一种中高强度铝合金导线材料的方法，其特征在于：按照如下步骤进行制备：
步骤1：将20.00Kg工业用铝、0.50~2.00kg的Al-Si中间合金、0.111~0.330Kg 的Al2(SeO3)3粉末均匀混合后加热，直至充分熔化，得到一次合金化铝合金熔体；
步骤2：将20.00Kg工业用铝、0.350~1.000Kg的Al-Er中间合金均匀混合后加热，直至充分熔化，得到二次合金化铝合金熔体；
步骤3：将20.00Kg工业用铝、0.50~1.10Kg的Al-Ni中间合金均匀混合后加热，直至充分熔化，得到三次合金化铝合金熔体；
步骤4：将步骤2得到的二次合金化铝合金熔体，加入步骤3得到的三次合金化铝合金熔体中，加热并搅拌，得到四次合金化铝合金熔体；
步骤5：将20.00~36.00Kg工业用铝、1.50~3.00Kg的Al-Zr中间合金均匀混合后加热，直至充分熔化，得到五次合金化铝合金熔体；
步骤6：将步骤4得到的四次合金化铝合金熔体，加入步骤5得到的五次合金化铝合金熔体中，加热炉体并搅拌，得到六次合金化铝合金熔体；
步骤7：将步骤6得到的六次合金化铝合金熔体，加入步骤1得到的一次合金化铝合金熔体中，加热并搅拌，得到七次合金化铝合金熔体；
步骤8：向步骤7得到的七次合金化铝合金熔体加入1.50~3.00kg Al-Zr中间合金均匀混合后，加热并搅拌，得到变质的合金化铝合金熔体；
步骤9：变质的合金化铝合金熔体进行搅拌和保温；随后，加入六氯乙烷精炼剂进行精炼并除渣，得到精炼后铝合金熔体；
步骤10：将步骤9所得的精炼后铝合金熔体在710℃保温静置30min后，缓慢倒入圆柱形模具型腔中，空冷后得到圆柱形铝合金铸锭；
步骤11：将步骤10所得的圆柱形铝合金铸锭进行退火处理，随后置于空气中自然冷却，得到退火铸锭；
步骤12：将步骤11所得的退火铝合金铸锭进行表面切削处理，得到铝合金铸锭；
步骤13：将步骤12所得的铝合金铸锭进行热挤压，得到铝合金圆杆；
步骤14：将步骤13所得的铝合金圆杆进行固溶处理和淬火处理，得到一次固溶圆杆；
步骤15：将步骤14所得的一次固溶圆杆，进行时效处理和淬火处理，得到一次时效圆杆；
步骤16：将步骤15所得的一次时效圆杆进行固溶处理和淬火处理，得到二次固溶圆杆；
步骤17：将步骤16所得的二次固溶圆杆，进行时效处理并置于空气中自然冷却，得到成品。
4.根据权利要求3所述的制备一种中高强度铝合金导线材料的方法，其特征在于：具体的步骤为：
步骤1：将20.00Kg工业用铝、0.50~2.00 Kg的Al-Si中间合金、0.111~0.330Kg Al2(SeO3)3粉末均匀混合后，装入熔炼炉炉膛，加热炉体至760~800℃使物料充分熔化后，将铝合金熔体降温至730~750℃，保温10min后，停止加热，得到一次合金化铝合金熔体；
步骤2：将20.00Kg工业用铝、0.350~1.000Kg的Al-Er中间合金均匀混合后，装入熔炼炉炉膛，加热炉体至830~850℃使物料充分熔化，后将铝合金熔体降温，750~780℃，保温10min后，停止加热，得到二次合金化铝合金熔体；
步骤3：将20.00Kg工业用铝、0.500~1.100Kg的Al-Ni中间合金均匀混合后，装入熔炼炉炉膛，加热炉体至880~900℃使物料充分熔化，后将铝合金熔体降温，760~800℃，保温10min后，停止加热，得到三次合金化铝合金熔体；
步骤4：将步骤2得到的二次合金化铝合金熔体，通过漏斗加入步骤3得到的三次合金化铝合金熔体中，加热炉体，使炉体在760~800℃保温10min后，开启电磁搅拌器，搅拌，15min后，得到四次合金化铝合金熔体；
步骤5：将20.00Kg工业用铝、1.50~3.00Kg的Al-Zr中间合金均匀混合后，装入熔炼炉炉膛，加热炉体至850~880℃使物料充分熔化，后将铝合金熔体降温，760~780℃，保温10min后，停止加热，得到五次合金化铝合金熔体；
步骤6：将步骤4得到的四次合金化铝合金熔体，通过漏斗加入步骤5得到的五次合金化铝合金熔体中，加热炉体，使炉体在760~800℃保温10min后，开启电磁搅拌器，搅拌，15min后，得到六次合金化铝合金熔体；
步骤7：将步骤6得到的六次合金化铝合金熔体，通过漏斗加入步骤1得到的一次合金化铝合金熔体中，加热炉体，使炉体在730~750℃保温10min后，开启电磁搅拌器，搅拌，15min后，得到七次合金化铝合金熔体；
步骤8：向步骤7得到的七次合金化铝合金熔体加入1.50~3.00KgAl-Zr中间合金均匀混合后，加热炉体至850~880℃使新加入Al-Zr中间合金完全融化，后将铝合金熔体降温至760~800℃，保温10min后，开启电磁搅拌器，搅拌15min，本步骤加入的Al-Zr中间合金起到变质处理的作用，并充分合金化，由此得到变质的合金化铝合金熔体；
步骤9：在750℃下，开启电磁搅拌器，经过15min的电磁搅拌，加热熔炼炉，使炉体在730~760℃保温10min后，加入0.500Kg六氯乙烷精炼剂进行精炼并除渣，得到精炼后铝合金熔体；
步骤10：将步骤9所得的精炼后铝合金熔体在700~720℃保温静置30min后，缓慢倒入圆柱形模具型腔中，空冷后得到圆柱形铝合金铸锭；
步骤11：将步骤10所得的圆柱形铝合金铸锭放入热处理炉中进行退火处理，保温温度为400~500℃，保温时间为12~24h，取出铝合金铸锭，置于空气中使之自然冷却，得到退火铸锭；
步骤12：将步骤11所得的退火铝合金铸锭进行表面切削处理，去除铸锭表面缺陷，得到铝合金铸锭；
步骤13：将步骤12所得的铝合金铸锭加热至500~550℃，保温2~4h，在卧式挤压机上进行热挤压，得到铝合金圆杆；
步骤14：将步骤13所得的铝合金圆杆放入热处理炉中进行固溶处理，固溶温度为500~550℃，保温时间为2~4h，取出铝合金圆杆，立即丢入水中，淬火处理，得到一次固溶圆杆；
步骤15：将步骤14所得的一次固溶圆杆，立即放入鼓风干燥箱中进行时效处理，在300℃条件下保温4~6h后，取出立即丢入水中，淬火处理，得到一次时效圆杆；
步骤16：将步骤15所得的一次时效圆杆放入热处理炉中进行二次固溶处理，固溶温度为550~600℃，保温时间为2~4h，取出铝合金圆杆，立即丢入水中，淬火处理，得到二次固溶圆杆；
步骤17：将步骤16所得的二次固溶圆杆，立即放入鼓风干燥箱中进行二次时效处理，在180℃条件下保温6~8h后，取出铝合金圆杆，取出后置于空气中自然冷却，得到成品。
5.根据权利要求3或4所述的制备一种中高强度铝合金导线材料的方法，其特征在于：
在步骤1中，工业用铝的纯度为99.7wt%；Al-Si中间合金的成分为20wt%Si与80wt%Al；Al2(SeO3)3为粉末；
在步骤2中，工业用铝的纯度为99.7wt%；Al-Er中间合金的成分为10wt%Er与90wt%Al；在步骤3中，工业用铝的纯度为99.7wt%；Al-Ni中间合金的成分为10wt%Ni与90wt%Al；
在步骤5和步骤8中，工业用铝的纯度为99.7wt%；Al-Zr中间合金的成分为5wt%Zr与95wt%Al。
6.根据权利要求3或4所述的制备一种中高强度铝合金导线材料的方法，其特征在于：在步骤10中，圆柱形模具型腔的规格为Φ100.0mm；由步骤12获得的铝合金铸锭的规格为Φ90.0~95.0mm。
7.根据权利要求4所述的制备一种中高强度铝合金导线材料的方法，其特征在于：在步骤13中，卧式挤压机的压力不小于800t；且卧式挤压机具有加热的功能，卧式挤压机在挤压模具的同时加热至500~550℃；由卧式挤压机制得的铝合金圆杆的规格为Φ15.0mm。
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