CN108588515A - 一种高强高导的铝合金导线及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

一种高强高导的铝合金导线及其制备方法，铝合金导线由以下质量百分比的成分组成：Mg 0.8～0.9%，Si 0.5～0.6%，Ce 0.08～0.12%，La 0.02～0.03%，Mn 0.02～0.04%，B 0.01～0.02%，Ti 0.005～0.01%，C 0.0005～0.001%，Fe≤0.15%，余量为Al和不可避免的其它杂质。其制备方法包括以下步骤：熔炼配制铝合金液、炉内喷吹精炼、在线晶粒细化、在线除气过滤、高能超声搅拌、恒温连铸连轧、在线淬火、无扭矩拉拔和人工时效。本发明通过优化富铈混合稀土的添加量和净化工艺，提高铝合金导线的洁净度和导电率。通过超声搅拌提高铝合金导线的组织成分均匀性，通过恒温连铸连轧提高铸坯初轧、终轧和淬火温度的稳定性，提高铝合金导线的强度和均匀性，铝合金导线具有导电率高、强度高和一致性好的优点。

Description

一种高强高导的铝合金导线及其制备方法
技术领域
本发明属于铝合金导线制备技术领域，具体是涉及一种高强高导的铝合金导线及其制备方法。
背景技术
随着我国国民经济的快速发展和人民生活水平的不断提高，对电力的需求急剧增长，长距离大跨越输电线路日益向超高压大容量方向发展。但我国现有长距离大跨越输电线路的架空绞线主要还是由铝导线绞合钢丝线加工而成的钢芯铝绞线，这种钢芯铝绞线的线路输电电能损耗较大，导致电能利用率较低。为了降低长距离大跨越输电线路的电能损耗，提高电能利用效率，迫切需要开发高强度、高导电率的铝合金导线来制备全铝合金架空绞线。
铝镁硅合金是可热处理强化的变形铝合金，是我国目前制备架空绞线用铝合金导线的主体材料。我国现有架空绞线用铝镁硅合金导线的强度通常小于330MPa，导电率通常低于53%IACS。铝镁硅合金导线的制备难度较大，原因是随着强化元素Mg、Si含量的升高，虽然铝镁硅合金导线的强度也会随之提高，但铝镁硅合金导线的导电率也会逐渐下降，导致铝镁硅合金导线的强度和导电率很难同时获得提高。另外，现有铝镁硅合金导线沿长度方向的强度和导电率波动较大，即沿长度方向上强度和导电率的稳定性和一致性较差，难以满足目前我国长距离大跨越输电线路对全铝合金架空绞线的要求。因此，现有架空绞线用铝镁硅合金导线及其制备方法仍有待改进和发展。
发明内容
本发明的目的在于针对上述存在问题和不足，提供一种高强度、高导电率且均匀性和一致性好的铝合金导线及其制备方法。
本发明的技术方案是这样实现的：
本发明所述高强高导的铝合金导线，其特点是由以下质量百分比的成分组成：Mg 0.8～0.9%，Si 0.5～0.6%，Ce 0.08～0.12%，La 0.02～0.03%，Mn 0.02～0.04%，B 0.01～0.02%，Ti 0.005～0.01%，C 0.0005～0.001%，Fe ≤0.15%，余量为Al和不可避免的其它杂质，其中Ce与La的质量比为4:1，Mn与B的质量比为2:1，Ti与C的质量比为10:1，其它杂质的单个含量≤0.01%，总量≤0.05%。
本发明所述高强高导的铝合金导线的制备方法，其特点是包括以下步骤：
第一步：选用Al99.85牌号重熔用铝锭、Mg9990牌号原生镁锭、Al-20Si合金、Al-20Mn合金、Al-10B合金、Al-5Ti-0.5C合金杆和富铈混合稀土为原材料，富铈混合稀土的成分及质量百分比为：Ce 80%，La 20%；
第二步：在760～780℃将铝锭加热熔化，然后加入占原材料总重量0.8～0.9%的镁锭、2.5～3%的Al-20Si合金、0.1～0.2%的Al-20Mn合金、0.1～0.2%的Al-10B合金和0.1～0.15%的富铈混合稀土，搅拌熔化成铝合金液；
第三步：用纯度为99.99%的氩气和占原材料总重量0.5～1%的精炼剂对铝合金液喷吹精炼10～20分钟进行除气除杂处理，扒渣后再静置30～60分钟；
第四步：将铝合金液导入流槽，加入占原材料总重量0.1～0.2%的Al-5Ti-0.5C合金杆进行在线晶粒细化处理；
第五步：将铝合金液依次流过设置在流槽上的旋转速度为150～200转/分钟、氩气纯度为99.99%、氩气流量为1～2立方米/小时的除气机石墨转子和孔隙度为50～60ppi的陶瓷过滤板进行在线除气过滤处理；
第六步：将铝合金液流入连铸连轧机，在铝合金液温度为690℃、连铸机结晶轮转动线速度为17～18米/分钟、超声波输出频率为10～15kHz、超声波输出功率为800～1000瓦条件下，将铝合金液连铸连轧成直径9.5毫米的铝合金圆杆，且铝合金圆杆穿水冷却至室温进行在线淬火；
第七步：在道次拉拔变形量为1～2%、拉拔速度为9～12米/秒的条件下，将铝合金圆杆无扭矩拉拔成直径为1～5毫米的铝合金线；
第八步：将铝合金线在130～140℃时效2～3小时，然后继续升温至160～170℃时效5～6小时，随炉冷却后得到高强高导的铝合金导线。
本发明与现有技术相比，具有以下优点：
本发明通过优化铝合金导线的成分组成及其制备工艺，提高铝合金导线的洁净度和组织成分均匀性，同时提高铝合金导线的强度和导电率，铝合金导线的抗拉强度大于330MPa，断后伸长率大于5.5%，导电率大于54%IACS，铝合金导线具有强度高、导电率高以及均匀性和一致性好的优点，适合于制备长距离大跨越输电线路用架空全铝合金绞线，对于降低输电线路的电能损耗，提高电能利用率具有十分重要的意义。
下面结合附图对本发明作进一步的说明。
附图说明
图1为本发明所述高强高导的铝合金导线的制备流程图。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案及效果更加清楚、明确，以下对本发明作进一步的详细说明。
本发明所述高强高导的铝合金导线，由以下质量百分比的成分组成：Mg 0.8～0.9%，Si 0.5～0.6%，Ce 0.08～0.12%，La 0.02～0.03%，Mn 0.02～0.04%，B 0.01～0.02%，Ti 0.005～0.01%，C 0.0005～0.001%，Fe ≤0.15%，余量为Al和不可避免的其它杂质，其中Ce与La的质量比为4:1，Mn与B的质量比为2:1，Ti与C的质量比为10:1，其它杂质的单个含量≤0.01%，其它杂质的总量≤0.05%。
Mg和Si在铝合金导线时效处理过程中可形成Mg2Si强化相，增强铝合金导线的强度，Mg、Si含量越高，铝合金导线的强度也越高，但铝合金导线的导电率会逐渐降低。本申请的发明人经过大量实验研究后发现，当Mg含量小于0.8%或者Si含量小于0.5%时，铝合金导线的强度都无法达到330MPa以上，而Mg含量大于0.9%或者Si含量大于0.6%时，铝合金导线的导电率则无法达到54%IACS以上。因此，为了保证铝合金导线获得足够的强度和导电率，因此Mg含量选择在0.8～0.9%，Si含量选择在0.5～0.6%。
Ce和La是现有铝合金导线经常添加的稀土元素，对铝合金导线具有洁净化的作用，可以消除金属杂质元素对铝合金导线强度和导电率的负面影响，提高铝合金导线的强度和导电率。但现有技术对Ce、La稀土元素的添加量，特别是Ce、La稀土元素的质量比都缺乏深入的研究，导致Ce、La稀土元素的添加都比较随意，没有准确的优化数值。本申请的发明人经过大量的探索性实验研究后发现，当添加的Ce与La的质量比为4:1，且Ce含量为0.08～0.12%、La含量为0.02～0.03%时，添加的Ce和La稀土元素可以最大限度地消除H、O、Na、K等非金属夹杂物对铝合金导线强度和导电率的负面影响，进而显著提高铝合金导线的强度和导电率。
Mn和B的主要作用是细化变质富Fe相。Fe是铝锭中不可避免的杂质元素，在铝合金导线中通常以粗大针状富Fe相形式分布在铝基体中，粗大针状富Fe相会严重割裂铝基体，降低铝合金导线的强度和塑性。本申请的发明人通过大量的实验研究后发现，单独添加Mn或B对粗大针状富Fe相的生长都有抑制作用，但都无法完全消除粗大针状富Fe相。当复合添加0.02～0.04%的Mn和0.01～0.02%的B，且Mn与B的质量比为2:1时，通过Mn与B的交互作用对富Fe相进行细化变质，可以完全抑制富Fe相按针状生长，使富Fe相从粗大针状转变为细小均匀的颗粒状，不仅可以消除富Fe相对铝合金导线强度和塑性的影响，反而还可以显著提高铝合金导线的强度和塑性。
Ti和C是以Al-5Ti-0.5C合金杆的形式加入到铝合金导线中，主要作用是细化铝合金导线的晶粒，提高铝合金导线的组织成分均匀性，进而提高铝合金导线的强度、塑性以及强度和导电率的稳定性和一致性。本申请的发明人通过大量细致的实验研究后发现，对本发明的铝合金导线而言，Al-5Ti-0.5C合金杆比现有常用的Al-5Ti-1B合金杆或者Al-5Ti-0.2C合金杆都具有更强的晶粒细化能力，添加0.1～0.2%的Al-5Ti-0.5C合金杆，铝合金导线中含有0.005～0.01%的Ti和0.0005～0.001%的C，可显著细化铝合金导线的晶粒，改善铝合金导线的组织均匀性，提高铝合金导线的强度和塑性。
请参阅图1，本发明所述高强高导的铝合金导线的制备方法，包括以下步骤：
第一步：选用Al99.85牌号重熔用铝锭、Mg9990牌号原生镁锭、Al-20Si合金、Al-20Mn合金、Al-10B合金、Al-5Ti-0.5C合金杆和富铈混合稀土为原材料，富铈混合稀土的成分及质量百分比为：Ce 80%，La 20%；
Fe是铝锭中不可避免的杂质元素，不仅会降低铝合金导线的强度，还会降低铝合金导线的导电率。本发明选用Al99.85牌号重熔用铝锭作为主要原材料，可以控制杂质元素Fe的含量≤0.15%，其它杂质的单个含量≤0.01%，其它杂质的总量≤0.05%，确保铝合金导线获得高强度和高导电率。
第二步：在加热炉中760～780℃将铝锭加热熔化，然后加入占原材料总重量0.8～0.9%的镁锭、2.5～3%的Al-20Si合金、0.1～0.2%的Al-20Mn合金、0.1～0.2%的Al-10B合金和0.1～0.15%的富铈混合稀土，搅拌熔化成铝合金液；
第三步：用纯度为99.99%的氩气和占原材料总重量0.5～1%的精炼剂对炉内铝合金液喷吹精炼10～20分钟进行除气除杂处理，扒渣后再静置30～60分钟；
第四步：将炉内铝合金液导入流槽，加入占原材料总重量0.1～0.2%的Al-5Ti-0.5C合金杆进行在线晶粒细化处理；
第五步：将铝合金液依次流过设置在流槽上的旋转速度为150～200转/分钟、氩气纯度为99.99%、氩气流量为1～2立方米/小时的除气机石墨转子和孔隙度为50～60ppi的陶瓷过滤板进行在线除气过滤处理；
气孔和夹杂等缺陷不仅会降低铝合金导线的强度，还会降低铝合金导线的导电率。为了提高铝合金导线的洁净度，本发明首先采用纯度为99.99%的氩气和占原材料总重量0.5～1%的精炼剂对炉内铝合金液喷吹精炼10～20分钟进行除气除杂处理，将铝合金液依次流过设置在流槽上的旋转速度为150～200转/分钟、氩气纯度为99.99%、氩气流量为1～2立方米/小时的除气机石墨转子和孔隙度为50～60ppi的陶瓷过滤板进行在线除气过滤处理，最终可使铝合金导线的气含量低于0.11毫升/100克铝，非金属夹杂物含量PoDFA值低于0.06平方毫米/公斤铝，大幅度提高铝合金导线的洁净度，提高铝合金导线的强度和导电率。
第六步：将铝合金液流入连铸连轧机，在铝合金液温度为690℃、连铸机结晶轮转动线速度为17～18米/分钟、超声波输出频率为10～15kHz、超声波输出功率为800～1000瓦条件下，将铝合金液连铸连轧成直径9.5毫米的铝合金圆杆，且铝合金圆杆穿水冷却至室温进行在线淬火；
组织成分不均不仅会降低铝合金导线强度和塑性，还会导致铝合金导线的强度和导电率沿长度方向上波动较大，即强度和导电率沿长度方向上的稳定性和一致性较差。为了提高铝合金导线的成分均匀性，本发明在对铝合金液进行在线晶粒细化处理基础上，再采用高能超声波振动对铝合金进行搅拌，进一步提高铝合金液的成分均匀性。
本申请的发明人通过对连铸连轧工艺参数的深入系统研究后发现，导致铝合金导线沿长度方向的强度和导电率波动大，稳定性和一致性较差的另一个重要影响因素是铝合金液的连铸温度，这是因为铝合金液的连铸温度发生波动，进而会导致铝合金液的凝固行为发生改变，最终导致铝合金圆杆的内部组织形态发生变化。另外，铝合金液的连铸温度发生波动又会导致后续铝合金圆杆的初轧温度和终轧温度发生波动，最终使铝合金圆杆的内部组织形态发生波动，导致铝合金导线沿长度方向的强度和导电率波动大。因此，为了减少因铝合金液温度的波动导致铝合金导线强度和导电率沿长度方向的波动，本发明严重控制铝合金液的连铸温度为690℃。在铝合金液温度为690℃、连铸机结晶轮转动线速度为17～18米/分钟、超声波输出频率为10～15kHz、超声波输出功率为800～1000瓦条件下，将铝合金液连铸连轧成直径9.5毫米的铝合金圆杆，可以消除铝合金圆杆的组织成分不均，提高铝合金导线的组织成分均匀性，最终不仅可以提高铝合金导线的强度和塑性，还可大幅度提高铝合金导线的强度和导电率沿长度方向上稳定性和一致性。
第七步：在道次拉拔变形量为1～2%、拉拔速度为9～12米/秒的条件下，将铝合金圆杆无扭矩拉拔成直径为1～5毫米的铝合金线；
铝合金圆杆的拉拔过程是将铝合金圆杆穿过由一系列不同模孔直径的拉拔模具组成的拉拔机，最终拉拔成不同直径大小的铝合金导线。传统的铝合金圆杆拉拔机组的鼓轮是由同一个变频电机带动，这种拉拔模式容易使铝合金导线和鼓轮之间产生滑动以及铝合金导线产生扭动，最终导致铝合金导线的表面出现划伤和断裂，从而降低了铝合金导线的生产稳定性和生产效率。为了解决上述问题，本发明采用分电机传动非滑动式拉拔机组实现对铝合金圆杆的无扭矩拉拔，其特点是：拉拔机组的每个鼓轮单独由一个变频电机驱动，每个鼓轮设有铝合金导线分线轮和张力控制器，每个鼓轮的转速由张力控制器将信号反馈到PLC可编程逻辑控制器，再由PLC可编程逻辑控制器自动调整每个鼓轮的变频电机转速，从而实现鼓轮间增速比的自动调整，确保拉拔过程中铝合金导线的走线速度与鼓轮线速度相等，铝合金导线与鼓轮之间不存在滑动和摩擦，避免拉拔过程中铝合金导线沿自己轴线产生扭转，实现了无扭矩拉拔，避免铝合金导线拉拔过程中发生断裂，提高了铝合金导线拉拔生产的稳定性和生产效率。
第八步：将铝合金导线在130～140℃时效2～3小时，然后继续升温至160～170℃时效5～6小时，随炉冷却后得到高强高导的铝合金导线。
本申请的发明人对本发明所述铝合金导线的时效工艺进行系统研究后发现，将铝合金导线在130～140℃时效2～3小时，然后继续升温至160～170℃时效5～6小时，随炉冷却后得到架空绞线用铝合金导线，铝合金导线的抗拉强度大于330MPa，导电率大于54%IACS。如果时效步骤、时效温度和时效时间不在上述匹配范围内，铝合金导线都会出现欠时效或者过时效问题，铝合金导线的抗拉强度达不到330MPa，而导电率也达不到54%IACS。
为了更详尽的描述本发明的高强高导的铝合金导线及其制备方法，以下列举几个实施例和对比例作更进一步的说明。
实施例1：
铝合金导线由以下质量百分比的成分组成：Mg 0.84%，Si 0.56%，Ce 0.1%，La 0.025%，Mn 0.03%，B 0.015%，Ti 0.0075%，C 0.00075%，Fe ≤0.15%，余量为Al和不可避免的其它杂质，其它杂质的单个含量≤0.01%，其它杂质的总量≤0.05%。铝合金导线的制备方法包括以下步骤：
第一步：选用Al99.85牌号重熔用铝锭、Mg9990牌号原生镁锭、Al-20Si合金、Al-20Mn合金、Al-10B合金、Al-5Ti-0.5C合金杆和富铈混合稀土为原材料,富铈混合稀土的成分及质量百分比为：Ce 80%，La 20%；
第二步：在加热炉中770℃将铝锭加热熔化，然后加入占原材料总重量0.84%的镁锭、2.8%的Al-20Si合金、0.15%的Al-20Mn合金、0.15%的Al-10B合金和0.125%的富铈混合稀土，搅拌熔化成铝合金液；
第三步：用纯度为99.99%的氩气和占原材料总重量0.8%的六氯乙烷精炼剂对炉内铝合金液喷吹精炼15分钟进行除气除杂处理，扒渣后再静置40分钟；
第四步：将炉内铝合金液导入流槽，加入占原材料总重量0.15%的Al-5Ti-0.5C合金杆进行在线晶粒细化处理；
第五步：将铝合金液依次流过设置在流槽上的旋转速度为180转/分钟、氩气纯度为99.99%、氩气流量为1.5立方米/小时的除气机石墨转子和孔隙度为55ppi的陶瓷过滤板进行在线除气过滤处理；
第六步：将铝合金液流入连铸连轧机，在铝合金液温度为690℃、连铸机结晶轮转动线速度为17.5米/分钟、超声波输出频率为12kHz、超声波输出功率为900瓦条件下，将铝合金液连铸连轧成直径9.5毫米的铝合金圆杆，且铝合金圆杆穿水冷却至室温进行在线淬火；
第七步：在道次拉拔变形量为1.5%、拉拔速度为11米/秒的条件下，将铝合金圆杆无扭矩拉拔成直径为3毫米的铝合金线；
第八步：将铝合金线在135℃时效2.5小时，然后继续升温至165℃时效5.5小时，随炉冷却后得到高强高导的铝合金导线。
实施例2：
铝合金导线由以下质量百分比的成分组成：Mg 0.8%，Si 0.6%，Ce 0.08%，La 0.02%，Mn0.04%，B 0.02%，Ti 0.005%，C 0.0005%，Fe ≤0.15%，余量为Al和不可避免的其它杂质，其它杂质的单个含量≤0.01%，其它杂质的总量≤0.05%。铝合金导线的制备方法包括以下步骤：
第一步：选用Al99.85牌号重熔用铝锭、Mg9990牌号原生镁锭、Al-20Si合金、Al-20Mn合金、Al-10B合金、Al-5Ti-0.5C合金杆和富铈混合稀土为原材料,富铈混合稀土的成分及质量百分比为：Ce 80%，La 20%；
第二步：在加热炉中780℃将铝锭加热熔化，然后加入占原材料总重量0.8%的镁锭、3%的Al-20Si合金、0.2%的Al-20Mn合金、0.2%的Al-10B合金和0.1%的富铈混合稀土，搅拌熔化成铝合金液；
第三步：用纯度为99.99%的氩气和占原材料总重量1%的六氯乙烷精炼剂对炉内铝合金液喷吹精炼10分钟进行除气除杂处理，扒渣后再静置30分钟；
第四步：将炉内铝合金液导入流槽，加入占原材料总重量0.1%的Al-5Ti-0.5C合金杆进行在线晶粒细化处理；
第五步：将铝合金液依次流过设置在流槽上的旋转速度为200转/分钟、氩气纯度为99.99%、氩气流量为1立方米/小时的除气机石墨转子和孔隙度为50ppi的陶瓷过滤板进行在线除气过滤处理；
第六步：将铝合金液流入连铸连轧机，在铝合金液温度为690℃、连铸机结晶轮转动线速度为17米/分钟、超声波输出频率为10kHz、超声波输出功率为1000瓦条件下，将铝合金液连铸连轧成直径9.5毫米的铝合金圆杆，且铝合金圆杆穿水冷却至室温进行在线淬火；
第七步：在道次拉拔变形量为2%、拉拔速度为9米/秒的条件下，将铝合金圆杆无扭矩拉拔成直径为1毫米的铝合金线；
第八步：将铝合金线在140℃时效2小时，然后继续升温至160℃时效6小时，随炉冷却后得到高强高导的铝合金导线。
实施例3：
铝合金导线由以下质量百分比的成分组成：Mg 0.9%，Si 0.5%，Ce 0.12%，La 0.03%，Mn0.02%，B 0.01%，Ti 0.01%，C 0.001%，Fe ≤0.15%，余量为Al和不可避免的其它杂质，其它杂质的单个含量≤0.01%，其它杂质的总量≤0.05%。铝合金导线的制备方法包括以下步骤：
第一步：选用Al99.85牌号重熔用铝锭、Mg9990牌号原生镁锭、Al-20Si合金、Al-20Mn合金、Al-10B合金、Al-5Ti-0.5C合金杆和富铈混合稀土为原材料,富铈混合稀土的成分及质量百分比为：Ce 80%，La 20%；
第二步：在加热炉中760℃将铝锭加热熔化，然后加入占原材料总重量0.9%的镁锭、2.5%的Al-20Si合金、0.1%的Al-20Mn合金、0.1%的Al-10B合金和0.15%的富铈混合稀土，搅拌熔化成铝合金液；
第三步：用纯度为99.99%的氩气和占原材料总重量0.5%的六氯乙烷精炼剂对炉内铝合金液喷吹精炼20分钟进行除气除杂处理，扒渣后再静置60分钟；
第四步：将炉内铝合金液导入流槽，加入占原材料总重量0.2%的Al-5Ti-0.5C合金杆进行在线晶粒细化处理；
第五步：将铝合金液依次流过设置在流槽上的旋转速度为150转/分钟、氩气纯度为99.99%、氩气流量为2立方米/小时的除气机石墨转子和孔隙度为60ppi的陶瓷过滤板进行在线除气过滤处理；
第六步：将铝合金液流入连铸连轧机，在铝合金液温度为690℃、连铸机结晶轮转动线速度为18米/分钟、超声波输出频率为15kHz、超声波输出功率为800瓦条件下，将铝合金液连铸连轧成直径9.5毫米的铝合金圆杆，且铝合金圆杆穿水冷却至室温进行在线淬火；
第七步：在道次拉拔变形量为1%、拉拔速度为12米/秒的条件下，将铝合金圆杆无扭矩拉拔成直径为5毫米的铝合金线；
第八步：将铝合金线在130℃时效3小时，然后继续升温至170℃时效5小时，随炉冷却后得到高强高导的铝合金导线。
对比例1：
铝合金导线由以下质量百分比的成分组成：Mg 0.75%，Si 0.56%，Ce 0.1%，La 0.025%，Mn 0.03%，B 0.015%，Ti 0.0075%，C 0.00075%，Fe ≤0.15%，余量为Al和不可避免的其它杂质，其它杂质的单个含量≤0.01%，其它杂质的总量≤0.05%。铝合金导线的制备方法包括以下步骤：
第一步：选用Al99.85牌号重熔用铝锭、Mg9990牌号原生镁锭、Al-20Si合金、Al-20Mn合金、Al-10B合金、Al-5Ti-0.5C合金杆和富铈混合稀土为原材料,富铈混合稀土的成分及质量百分比为：Ce 80%，La 20%；
第二步：在加热炉中770℃将铝锭加热熔化，然后加入占原材料总重量0.75%的镁锭、2.8%的Al-20Si合金、0.15%的Al-20Mn合金、0.15%的Al-10B合金和0.125%的富铈混合稀土，搅拌熔化成铝合金液；
第三步：用纯度为99.99%的氩气和占原材料总重量0.8%的六氯乙烷精炼剂对炉内铝合金液喷吹精炼15分钟进行除气除杂处理，扒渣后再静置40分钟；
第四步：将炉内铝合金液导入流槽，加入占原材料总重量0.15%的Al-5Ti-0.5C合金杆进行在线晶粒细化处理；
第五步：将铝合金液依次流过设置在流槽上的旋转速度为180转/分钟、氩气纯度为99.99%、氩气流量为1.5立方米/小时的除气机石墨转子和孔隙度为55ppi的陶瓷过滤板进行在线除气过滤处理；
第六步：将铝合金液流入连铸连轧机，在铝合金液温度为690℃、连铸机结晶轮转动线速度为17.5米/分钟、超声波输出频率为12kHz、超声波输出功率为900瓦条件下，将铝合金液连铸连轧成直径9.5毫米的铝合金圆杆，且铝合金圆杆穿水冷却至室温进行在线淬火；
第七步：在道次拉拔变形量为1.5%、拉拔速度为11米/秒的条件下，将铝合金圆杆无扭矩拉拔成直径为3毫米的铝合金线；
第八步：将铝合金线在135℃时效2.5小时，然后继续升温至165℃时效5.5小时，随炉冷却后得到铝合金导线。
对比例2：
铝合金导线由以下质量百分比的成分组成：Mg 0.8%，Si 0.6%，Ce 0.06%，La 0.04%，Mn0.04%，B 0.02%，Ti 0.005%，C 0.0005%，Fe ≤0.15%，余量为Al和不可避免的其它杂质，其它杂质的单个含量≤0.01%，其它杂质的总量≤0.05%。铝合金导线的制备方法包括以下步骤：
第一步：选用Al99.85牌号重熔用铝锭、Mg9990牌号原生镁锭、Al-20Si合金、Al-20Mn合金、Al-10B合金、Al-5Ti-0.5C合金杆和富铈混合稀土为原材料,富铈混合稀土的成分及质量百分比为：Ce 60%，La 40%；
第二步：在加热炉中780℃将铝锭加热熔化，然后加入占原材料总重量0.8%的镁锭、3%的Al-20Si合金、0.2%的Al-20Mn合金、0.2%的Al-10B合金和0.1%的富铈混合稀土，搅拌熔化成铝合金液；
第三步：用纯度为99.99%的氩气和占原材料总重量1%的六氯乙烷精炼剂对炉内铝合金液喷吹精炼10分钟进行除气除杂处理，扒渣后再静置30分钟；
第四步：将炉内铝合金液导入流槽，加入占原材料总重量0.1%的Al-5Ti-0.5C合金杆进行在线晶粒细化处理；
第五步：将铝合金液依次流过设置在流槽上的旋转速度为200转/分钟、氩气纯度为99.99%、氩气流量为1立方米/小时的除气机石墨转子和孔隙度为50ppi的陶瓷过滤板进行在线除气过滤处理；
第六步：将铝合金液流入连铸连轧机，在铝合金液温度为690℃、连铸机结晶轮转动线速度为17米/分钟、超声波输出频率为10kHz、超声波输出功率为1000瓦条件下，将铝合金液连铸连轧成直径9.5毫米的铝合金圆杆，且铝合金圆杆穿水冷却至室温进行在线淬火；
第七步：在道次拉拔变形量为2%、拉拔速度为9米/秒的条件下，将铝合金圆杆无扭矩拉拔成直径为1毫米的铝合金线；
第八步：将铝合金线在140℃时效2小时，然后继续升温至160℃时效6小时，随炉冷却后得到铝合金导线。
对比例3：
铝合金导线由以下质量百分比的成分组成：Mg 0.9%，Si 0.5%，Ce 0.12%，La 0.03%，Mn0.02%，B 0.02%，Ti 0.01%，C 0.001%，Fe ≤0.15%，余量为Al和不可避免的其它杂质，其它杂质的单个含量≤0.01%，其它杂质的总量≤0.05%。铝合金导线的制备方法包括以下步骤：
第一步：选用Al99.85牌号重熔用铝锭、Mg9990牌号原生镁锭、Al-20Si合金、Al-20Mn合金、Al-10B合金、Al-5Ti-0.5C合金杆和富铈混合稀土为原材料,富铈混合稀土的成分及质量百分比为：Ce 80%，La 20%；
第二步：在加热炉中760℃将铝锭加热熔化，然后加入占原材料总重量0.9%的镁锭、2.5%的Al-20Si合金、0.1%的Al-20Mn合金、0.2%的Al-10B合金和0.15%的富铈混合稀土，搅拌熔化成铝合金液；
第三步：用纯度为99.99%的氩气和占原材料总重量0.5%的六氯乙烷精炼剂对炉内铝合金液喷吹精炼20分钟进行除气除杂处理，扒渣后再静置60分钟；
第四步：将炉内铝合金液导入流槽，加入占原材料总重量0.2%的Al-5Ti-0.5C合金杆进行在线晶粒细化处理；
第五步：将铝合金液依次流过设置在流槽上的旋转速度为150转/分钟、氩气纯度为99.99%、氩气流量为2立方米/小时的除气机石墨转子和孔隙度为60ppi的陶瓷过滤板进行在线除气过滤处理；
第六步：将铝合金液流入连铸连轧机，在铝合金液温度为690℃、连铸机结晶轮转动线速度为18米/分钟、超声波输出频率为15kHz、超声波输出功率为800瓦条件下，将铝合金液连铸连轧成直径9.5毫米的铝合金圆杆，且铝合金圆杆穿水冷却至室温进行在线淬火；
第七步：在道次拉拔变形量为1%、拉拔速度为12米/秒的条件下，将铝合金圆杆无扭矩拉拔成直径为5毫米的铝合金线；
第八步：将铝合金线在130℃时效3小时，然后继续升温至170℃时效5小时，随炉冷却后得到铝合金导线。
在实施例1～3和对比例1～3的铝合金导线上取样，在NYP2009型电子拉伸机上进行室温拉伸，拉伸速度是2 mm/min，检测铝合金导线的抗拉强度和断后伸长率，结果如表1所示。在WCW0603型直流双臂电桥上测定铝合金导线的导电率，结果如表1所示。
表1 实施例1～3和对比例1～3的铝合金导线的拉伸力学性能和导电率
抗拉强度/MPa 断后伸长率/% 导电率/%IACS
实施例1 357.8 5.7 54.5
实施例2 335.2 6.4 55.1
实施例3 344.8 5.8 54.6
对比例1 316.5 4.8 54.5
对比例2 331.5 5.8 52.6
对比例3 322.9 4.5 53.2
从表1检测结果可看到，本发明实施例1～3的铝合金导线的抗拉强度大于330MPa，断后伸长率大于5.5%，导电率大于54%IACS。对比例1的铝合金导线由于Mg含量低于0.8%，导致铝合金导线的强度低于330MPa。对比例2的铝合金导线由于Ce与La的质量比不等于4:1，导致铝合金导线的导电率低于54%IACS。对比例3的铝合金导线由于Mn与B的质量比不等于2:1，导致铝合金导线的强度低于330MPa。
本发明是通过实施例来描述的，但并不对本发明构成限制，参照本发明的描述，所公开的实施例的其他变化，如对于本领域的专业人士是容易想到的，这样的变化应该属于本发明权利要求限定的范围之内。

Claims (2)

1.一种高强高导的铝合金导线，其特征在于由以下质量百分比的成分组成：Mg 0.8～0.9%，Si 0.5～0.6%，Ce 0.08～0.12%，La 0.02～0.03%，Mn 0.02～0.04%，B 0.01～0.02%，Ti 0.005～0.01%，C 0.0005～0.001%，Fe ≤0.15%，余量为Al和不可避免的其它杂质，其中Ce与La的质量比为4:1，Mn与B的质量比为2:1，Ti与C的质量比为10:1，其它杂质的单个含量≤0.01%，总量≤0.05%。
2.一种制备权利要求1所述高强高导的铝合金导线的方法，其特征在于包括以下步骤：
第一步：选用Al99.85牌号重熔用铝锭、Mg9990牌号原生镁锭、Al-20Si合金、Al-20Mn合金、Al-10B合金、Al-5Ti-0.5C合金杆和富铈混合稀土为原材料，富铈混合稀土的成分及质量百分比为：Ce 80%，La 20%；
第二步：在760～780℃将铝锭加热熔化，然后加入占原材料总重量0.8～0.9%的镁锭、2.5～3%的Al-20Si合金、0.1～0.2%的Al-20Mn合金、0.1～0.2%的Al-10B合金和0.1～0.15%的富铈混合稀土，搅拌熔化成铝合金液；
第三步：用纯度为99.99%的氩气和占原材料总重量0.5～1%的精炼剂对铝合金液喷吹精炼10～20分钟进行除气除杂处理，扒渣后再静置30～60分钟；
第四步：将铝合金液导入流槽，加入占原材料总重量0.1～0.2%的Al-5Ti-0.5C合金杆进行在线晶粒细化处理；
第五步：将铝合金液依次流过设置在流槽上的旋转速度为150～200转/分钟、氩气纯度为99.99%、氩气流量为1～2立方米/小时的除气机石墨转子和孔隙度为50～60ppi的陶瓷过滤板进行在线除气过滤处理；
第六步：将铝合金液流入连铸连轧机，在铝合金液温度为690℃、连铸机结晶轮转动线速度为17～18米/分钟、超声波输出频率为10～15kHz、超声波输出功率为800～1000瓦条件下，将铝合金液连铸连轧成直径9.5毫米的铝合金圆杆，且铝合金圆杆穿水冷却至室温进行在线淬火；
第七步：在道次拉拔变形量为1～2%、拉拔速度为9～12米/秒的条件下，将铝合金圆杆无扭矩拉拔成直径为1～5毫米的铝合金线；
第八步：将铝合金线在130～140℃时效2～3小时，然后继续升温至160～170℃时效5～6小时，随炉冷却后得到高强高导的铝合金导线。
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