CN111069311A - 一种高强高导铝合金线的制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种高强高导铝合金线的制备方法，包括铝合金杆，依次包括以下步骤：对铝合金杆进行时效处理，显微硬度测试，拉拔成型；本发明的优点：通过步骤一铝合金杆时效处理，步骤二显微硬度测试，以及步骤三拉拔加工获得的铝合金线，由于时效处理制备的铝镁硅合金线内含有大量的纳米析出相，这种析出相将起到明显的强化效果，同时净化基体，降低基体晶格畸变，提高导电率，使制备后的铝合金线的抗拉强度和导电率分别达到341.0MPa和54.73％IACS，其次，由于时效处理是的时效温度高，造成时效时间短，极大的缩短了时效处理时间，提高了生产效率。

Description

一种高强高导铝合金线的制备方法
技术领域
本发明涉及一种高强高导铝合金线的制备方法。
背景技术
随着我国经济的飞速发展，我国的国民用电需求量也在逐年递增。然而，我国电力生产单位分布并不均衡，大部分大型发电基地集中分布在中西部地区，然而，电力消费城市则主要分布在东部沿海地区。因此，长距离输送电力是不可避免且客观存在的问题。综合考虑性能和经济因素，铝及铝合金线是目前架空导线领域应用最广泛的导体材料，如钢芯铝绞线、钢芯铝合金绞线、铝合金芯铝绞线和全铝合金绞线均采用了铝及铝合金线。
虽然铝合金线的导电性能不如工业纯铝线，但是其强度却远高于工业纯铝线，因此，钢芯铝合金绞线可以采用更多的铝合金丝线从而减少钢丝线的使用，这也相当于提高了钢芯铝合金绞线的整体输电效率，研究表明，钢芯铝合金绞线在输电过程中的电能损耗也仅为钢芯铝绞线的1.18～1.28倍，但钢芯铝合金绞线的弧垂特性(拉断力与单位长度之比)是钢芯铝绞线的1.3～1.4倍，相比之下，钢芯铝合金绞线的输电杆塔档距更远，降低了线路建设投资。
发明内容
本发明所要达到的目的就是提供一种高强高导铝合金线的制备方法，既满足了架空线对铝合金线高强高导的性能指标要求，又提高了铝合金线的生产效率。
为了解决上述技术问题，本发明是通过以下技术方案实现的：一种高强高导铝合金线的制备方法，包括铝合金杆，依次包括以下步骤：
步骤一：对铝合金杆进行时效处理，时效的温度为150～210℃，保温的时间为0.25～16h，并将时效处理后的铝合金杆冷却至室温；
步骤二：对步骤一处理后的铝合金杆进行显微硬度测试，当铝合金杆的显微硬度H不低于
Figure BDA0002324097350000021
计算的显微硬度值时，则进入步骤三，当铝合金杆的显微硬度H低于上述计算的显微硬度值时，则返回步骤一，其中：σ线为铝合金线预期抗拉强度；
步骤三：将铝合金杆在室温条件下进行拉拔来获取铝合金线。
优选的，步骤一中所述铝合金杆通过自然风冷却的方式进行冷却处理。
优选的，步骤三中所述铝合金杆经9个道次的拉拔成型所述铝合金线。
优选的，步骤三中所述铝合金线的直径等于3.2mm。
优选的，所述铝合金杆为直径为9.5mm的铝镁硅合金杆。
综上所述，本发明的优点：通过步骤一铝合金杆时效处理，步骤二显微硬度测试，以及步骤三拉拔加工获得的铝合金线，由于时效处理制备的铝镁硅合金线内含有大量的纳米析出相，这种析出相将起到明显的强化效果，同时净化基体，降低基体晶格畸变，提高导电率，使制备后的铝合金线的抗拉强度和导电率分别达到341.0MPa和54.73％IACS，其次，由于时效处理是的时效温度高，造成时效时间短，极大的缩短了时效处理时间，提高了生产效率，可以获得含有大量纳米析出相的铝合金线，其强度和导电率表现优异，这提高了铝合金线的安全可靠性和节能特性，本发明在工艺上易于实现，操作简单，便于推广。
附图说明
下面结合附图对本发明作进一步说明：
图1为本发明中铝合金杆显微硬度H与时效时间的关系曲线图；
图2为本发明制备的铝合金线的应力-应变曲线图；
图3为本发明制备的铝合金线的透射电子显微镜观察图。
具体实施方式
一种高强高导铝合金线的制备方法，包括铝合金杆，依次包括以下步骤：
步骤一：对铝合金杆进行时效处理，时效的温度为150～210℃，保温的时间为0.25～16h，并将时效处理后的铝合金杆冷却至室温；
步骤二：对步骤一处理后的铝合金杆进行显微硬度测试，当铝合金杆的显微硬度H不低于
Figure BDA0002324097350000031
计算的显微硬度值时，则进入步骤三，当铝合金杆的显微硬度H低于上述计算的显微硬度值时，则返回步骤一，其中：σ线为铝合金线预期抗拉强度；
步骤三：将铝合金杆在室温条件下进行拉拔来获取铝合金线。
通过步骤一铝合金杆时效处理，步骤二显微硬度测试，以及步骤三拉拔加工获得的铝合金线，由于时效处理制备的铝镁硅合金线内含有大量的纳米析出相，这种析出相将起到明显的强化效果，同时净化基体，降低基体晶格畸变，提高导电率，使制备后的铝合金线的抗拉强度和导电率分别达到341.0MPa和54.73％IACS，其次，由于时效处理是的时效温度高，造成时效时间短，极大的缩短了时效处理时间，提高了生产效率，可以获得含有大量纳米析出相的铝合金线，其强度和导电率表现优异，这提高了铝合金线的安全可靠性和节能特性。本发明在工艺上易于实现，操作简单，便于推广。
如图1所示，为铝合金杆显微硬度与时效时间关系曲线，其中，横坐标为铝合金杆的时效时间，纵坐标为显微硬度H，每一个时效温度下，绘制出一条显微硬度-时效时间关系曲线，目的是找到显微硬度高于计算的显微硬度值，并且时效时间最短的时效条件，步骤一中所述铝合金杆通过自然风冷却的方式进行冷却处理，冷却效果好，能确保铝合金杆表面不受影响，步骤三中所述铝合金杆经9个道次的拉拔成型所述铝合金线，如图2所示，为快速时效工艺制备的铝合金线应力-应变曲线，从该曲线获得了采用本发明制备的铝镁硅合金线的抗拉强度和延伸率等力学性能指标，并对铝合金线进行透射电子显微镜表征，如图3(a)所示，在低倍下观察到了大量的析出相，析出相分布均匀；对析出相进行放大观察图3(b)，发现这种析出相尺寸为纳米尺度，结果表明，快速时效制备的铝合金线内存在大量的纳米析出相，步骤三中所述铝合金线的直径等于3.2mm，所述铝合金杆为直径为9.5mm的铝镁硅合金杆，所述铝镁硅合金杆的化学成分为：0.51wt.％的Si、0.14wt.％的Fe、0.55wt.％的Mg、0.3wt.％的Re、0.01wt.％的Cu、0.02wt.％的Mn、0.01wt.％的Cr、0.03wt.％的Zn、0.02wt.％的B，由于铝镁硅合金杆为一种可热处理铝合金，时效处理能达到强化的效果。
除上述优选实施例外，本发明还有其他的实施方式，本领域技术人员可以根据本发明作出各种改变和变形，只要不脱离本发明的精神，均应属于本发明所附权利要求所定义的范围。

Claims (5)

1.一种高强高导铝合金线的制备方法，其特征在于：包括铝合金杆，依次包括以下步骤：
步骤一：对铝合金杆进行时效处理，时效的温度为150～210℃，保温的时间为0.25～16h，并将时效处理后的铝合金杆冷却至室温；
步骤二：对步骤一处理后的铝合金杆进行显微硬度测试，当铝合金杆的显微硬度H不低于
Figure FDA0002324097340000011
计算的显微硬度值时，则进入步骤三，当铝合金杆的显微硬度H低于上述计算的显微硬度值时，则返回步骤一，其中：σ线为铝合金线预期抗拉强度；
步骤三：将铝合金杆在室温条件下进行拉拔来获取铝合金线。
2.根据权利要求1所述的一种高强高导铝合金线的制备方法，其特征在于：步骤一中所述铝合金杆通过自然风冷却的方式进行冷却处理。
3.根据权利要求1所述的一种高强高导铝合金线的制备方法，其特征在于：步骤三中所述铝合金杆经9个道次的拉拔成型所述铝合金线。
4.根据权利要求3所述的一种高强高导铝合金线的制备方法，其特征在于：步骤三中所述铝合金线的直径等于3.2mm。
5.根据权利要求1所述的一种高强高导铝合金线的制备方法，其特征在于：所述铝合金杆为直径为9.5mm的铝镁硅合金杆。
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