CN113444922B - 稀土铝合金导体材料及其制备方法 - Google Patents

稀土铝合金导体材料及其制备方法 Download PDF

Info

Publication number
CN113444922B
CN113444922B CN202110740246.2A CN202110740246A CN113444922B CN 113444922 B CN113444922 B CN 113444922B CN 202110740246 A CN202110740246 A CN 202110740246A CN 113444922 B CN113444922 B CN 113444922B
Authority
CN
China
Prior art keywords
rare earth
aluminum alloy
weight percent
earth aluminum
conductor material
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
CN202110740246.2A
Other languages
English (en)
Other versions
CN113444922A (zh
Inventor
苏再军
杨树忠
默辰星
周健
史有明
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Ganzhou Qianbo New Material Technology Co ltd
Original Assignee
Ganzhou Qianbo New Material Technology Co ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Ganzhou Qianbo New Material Technology Co ltd filed Critical Ganzhou Qianbo New Material Technology Co ltd
Priority to CN202110740246.2A priority Critical patent/CN113444922B/zh
Publication of CN113444922A publication Critical patent/CN113444922A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN113444922B publication Critical patent/CN113444922B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22C—ALLOYS
    • C22C21/00—Alloys based on aluminium
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B21—MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21C—MANUFACTURE OF METAL SHEETS, WIRE, RODS, TUBES OR PROFILES, OTHERWISE THAN BY ROLLING; AUXILIARY OPERATIONS USED IN CONNECTION WITH METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL
    • B21C1/00—Manufacture of metal sheets, metal wire, metal rods, metal tubes by drawing
    • B21C1/02—Drawing metal wire or like flexible metallic material by drawing machines or apparatus in which the drawing action is effected by drums
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22—CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22D—CASTING OF METALS; CASTING OF OTHER SUBSTANCES BY THE SAME PROCESSES OR DEVICES
    • B22D11/00—Continuous casting of metals, i.e. casting in indefinite lengths
    • B22D11/001—Continuous casting of metals, i.e. casting in indefinite lengths of specific alloys
    • B22D11/003—Aluminium alloys
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C21—METALLURGY OF IRON
    • C21D—MODIFYING THE PHYSICAL STRUCTURE OF FERROUS METALS; GENERAL DEVICES FOR HEAT TREATMENT OF FERROUS OR NON-FERROUS METALS OR ALLOYS; MAKING METAL MALLEABLE, e.g. BY DECARBURISATION OR TEMPERING
    • C21D8/00—Modifying the physical properties by deformation combined with, or followed by, heat treatment
    • C21D8/06—Modifying the physical properties by deformation combined with, or followed by, heat treatment during manufacturing of rods or wires
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22C—ALLOYS
    • C22C1/00—Making non-ferrous alloys
    • C22C1/02—Making non-ferrous alloys by melting
    • C22C1/026—Alloys based on aluminium
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22C—ALLOYS
    • C22C1/00—Making non-ferrous alloys
    • C22C1/02—Making non-ferrous alloys by melting
    • C22C1/03—Making non-ferrous alloys by melting using master alloys
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22C—ALLOYS
    • C22C21/00—Alloys based on aluminium
    • C22C21/06—Alloys based on aluminium with magnesium as the next major constituent
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22C—ALLOYS
    • C22C21/00—Alloys based on aluminium
    • C22C21/12—Alloys based on aluminium with copper as the next major constituent
    • C22C21/16—Alloys based on aluminium with copper as the next major constituent with magnesium
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22F—CHANGING THE PHYSICAL STRUCTURE OF NON-FERROUS METALS AND NON-FERROUS ALLOYS
    • C22F1/00—Changing the physical structure of non-ferrous metals or alloys by heat treatment or by hot or cold working
    • C22F1/04—Changing the physical structure of non-ferrous metals or alloys by heat treatment or by hot or cold working of aluminium or alloys based thereon
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22F—CHANGING THE PHYSICAL STRUCTURE OF NON-FERROUS METALS AND NON-FERROUS ALLOYS
    • C22F1/00—Changing the physical structure of non-ferrous metals or alloys by heat treatment or by hot or cold working
    • C22F1/04—Changing the physical structure of non-ferrous metals or alloys by heat treatment or by hot or cold working of aluminium or alloys based thereon
    • C22F1/047—Changing the physical structure of non-ferrous metals or alloys by heat treatment or by hot or cold working of aluminium or alloys based thereon of alloys with magnesium as the next major constituent
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22F—CHANGING THE PHYSICAL STRUCTURE OF NON-FERROUS METALS AND NON-FERROUS ALLOYS
    • C22F1/00—Changing the physical structure of non-ferrous metals or alloys by heat treatment or by hot or cold working
    • C22F1/04—Changing the physical structure of non-ferrous metals or alloys by heat treatment or by hot or cold working of aluminium or alloys based thereon
    • C22F1/057—Changing the physical structure of non-ferrous metals or alloys by heat treatment or by hot or cold working of aluminium or alloys based thereon of alloys with copper as the next major constituent
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01B—CABLES; CONDUCTORS; INSULATORS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR CONDUCTIVE, INSULATING OR DIELECTRIC PROPERTIES
    • H01B1/00—Conductors or conductive bodies characterised by the conductive materials; Selection of materials as conductors
    • H01B1/02—Conductors or conductive bodies characterised by the conductive materials; Selection of materials as conductors mainly consisting of metals or alloys
    • H01B1/023—Alloys based on aluminium
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01B—CABLES; CONDUCTORS; INSULATORS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR CONDUCTIVE, INSULATING OR DIELECTRIC PROPERTIES
    • H01B13/00—Apparatus or processes specially adapted for manufacturing conductors or cables

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Metallurgy (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Thermal Sciences (AREA)
  • Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Conductive Materials (AREA)

Abstract

本发明公开了一种稀土铝合金导体材料及其制备方法。本发明的具体组分为：Cu 0.01‑2.0wt％，Mg 0.01‑2.0wt％，La 0.001‑1.5wt％，Sm 0.001‑1.5wt％，Y 0.001‑1.5wt％，Sr 0.001‑0.4wt％，B0.001‑0.2wt％，余量为铝及不可避免的杂质含量，杂质含量≤0.1wt％。本发明不仅改善了现有铝合金导体材料导电率远低于铜导体导电率的技术问题，还显著提高了稀土铝合金的力学性能及抗腐蚀性能，能够满足高铁、地铁和汽车等交通工具的使用需求。

Description

稀土铝合金导体材料及其制备方法
技术领域
本发明涉及铝合金导体材料技术领域，特别是涉及一种稀土铝合金导体材料及其制备方法。
背景技术
随着中国经济持续高速增长，电线电缆产业也随之迅速发展壮大，2020年产值超1.6万亿元，销量已达到世界第一。但由于生产工艺和技术的落后，国内铝合金电线电缆的应用远低于铜合金。中国是铜资源稀缺国家，近年来，随着铜资源的日益耗尽，铜价飙升，用铜成本直线上升，铜替代正成为业内关心的话题。
我国铝矿资源丰富，同时也是世界产铝大国。铝合金电线电缆价格便宜,重量轻、耐腐蚀性好。电线电缆行业“以铝代铜”是今后的趋势。然而，目前铝合金电线电缆存在着力学性能低、导电性能低等问题，严重制约了其应用。因此，研发和应用具有自主知识产权的高性能铝合金导体材料势在必行。
有鉴于此，特提出本发明。
发明内容
本发明的目的之一在于提供一种稀土铝合金导体材料，以提升现有铝合金导体材料的导电率、力学性能及抗腐蚀性能。
本发明提供的稀土铝合金导体材料，包括如下组分：Cu 0.01-2.0wt％，Mg 0.01-2.0wt％，La 0.001-1.5wt％，Sm 0.001-1.5wt％，Y 0.001-1.5wt％，Sr 0.001-0.4wt％，B0.001-0.2wt％，余量为铝及不可避免的杂质。
进一步的，所述稀土铝合金导体材料包括如下组分：Cu 0.01-1wt％，Mg 0.01-1.0wt％，La 0.001-1.0wt％，Sm 0.001-1.0wt％，Y 0.001-1.0wt％，Sr 0.001-0.2wt％，B0.001-0.1wt％，余量为铝及不可避免的杂质。
进一步的，所述稀土铝合金导体材料包括如下组分：Cu 0.01-0.8wt％，Mg 0.01-0.6wt％，La 0.001-0.3wt％，Sm 0.001-0.3wt％，Y 0.001-0.3wt％，Sr 0.001-0.1wt％，B0.001-0.08wt％，余量为铝及不可避免的杂质。
进一步的，所述不可避免的杂质的单种杂质元素的含量为0-0.1wt％，其杂质的总含量为0-0.1wt％。
本发明的目的之二在于提供上述稀土铝合金导体材料的制备方法，包括如下步骤：
(a)熔炼：将铝锭熔化后，加入Cu、Mg、La、Sm、Y、Sr、B进行熔炼和精炼，得到稀土铝合金熔液后，保温静置；
(b)连铸连轧：将稀土铝合金熔液进行连铸连轧，得到稀土铝合金杆；
(c)拉拔：将稀土铝合金杆进行冷拉拔，得到稀土铝合金丝线；
(d)时效处理：将稀土铝合金丝线进行时效处理后，在炉中自然冷却后取出，得到稀土铝合金导体材料。
进一步的，在步骤(a)中，Cu、Mg、La、Sm、Y、Sr、B均以单质和/或铝中间合金的形式加入。
进一步的，在步骤(a)中，先将铝锭加热至720-780℃，至铝锭完全熔化后，加入Cu、Mg、La、Sm、Y、Sr、B，搅拌均匀后，在690-750℃经精炼、除气除渣，在700-750℃静置保温10-30min后，得到稀土铝合金溶液。
进一步的，在步骤(b)中，铸造温度为680-750℃，轧制温度为450-550℃。
进一步的，在步骤(d)中，在步骤(d)中，时效处理的温度为150-250℃，时间为1-150h。
本发明首次在铝导体中复合添加特定组分及特定成分范围的轻重稀土元素(La、Sm、Y)及Cu、Mg、Sr、B等其它元素，通过Cu、Mg、La、Sm、Y、Sr、B等元素与铝基体的相互协同，不仅能够吸附去除铝基体中的杂质元素，降低合金中的含气量，提高抗腐蚀性能，而且能够细化晶粒，有效抑制晶核或第二相增长，显著提高导体材料的导电率和强度。
本发明提供的稀土铝合金导体材料的制备方法，通过依次进行熔炼、连铸连轧、拉拔和时效处理，使得制成的稀土铝合金导体材料不仅具有优异的力学性能，而且具有良好的导电性能及抗腐蚀性能，能够满足高铁、地铁和汽车等交通工具的使用需求。
具体实施方式
下面将结合实施例对本发明的实施方案进行详细描述，但是本领域技术人员将会理解，下列实施例仅用于说明本发明，而不应视为限制本发明的范围。实施例中未注明具体条件者，按照常规条件或制造商建议的条件进行。所用原料或仪器未注明生产厂商者，均为可以通过市售购买获得的常规产品。
根据本发明的一个方面，本发明提供了一种稀土铝合金导体材料，包括如下组分：Cu 0.01-2.0wt％，Mg 0.01-2.0wt％，La 0.001-1.5wt％，Sm 0.001-1.5wt％，Y 0.001-1.5wt％，Sr 0.001-0.4wt％，B 0.001-0.2wt％，余量为铝及不可避免的杂质。
Cu为铜，在本发明提供的稀土铝合金材料中加入Cu，通过铜的固溶强化作用使得导体材料的力学性能及导电性能显著提升。
Cu在本发明提供的稀土铝合金导体材料中的典型但非限制性的重量百分比如为0.01wt％、0.05wt％、0.1wt％、0.2wt％、0.3wt％、0.4wt％、0.5wt％、0.6wt％、0.7wt％、0.8wt％、0.9wt％、1wt％、1.1wt％、1.2wt％、1.3wt％、1.4wt％、1.5wt％、1.6wt％、1.7wt％、1.8wt％、1.9wt％或2.0wt％。
Mg为镁，其为银白色金属，在铝基体中加入镁可产生极强的固溶强化作用，并可抑制晶粒间的腐蚀。
Mg在本发明提供的稀土铝合金导体材料中的典型但非限制性的重量百分比如为0.01wt％、0.05wt％、0.1wt％、0.2wt％、0.3wt％、0.4wt％、0.5wt％、0.6wt％、0.7wt％、0.8wt％、0.9wt％、1wt％、1.1wt％、1.2wt％、1.3wt％、1.4wt％、1.5wt％、1.6wt％、1.7wt％、1.8wt％、1.9wt％或2.0wt％。
La为镧，属于轻稀土金属中的一种，La不仅具有较好的细化晶粒作用，还具有良好的催化作用，能够使原本形成晶核的相再与铝液中的其它元素反应，有效抑制晶核或第二相的长大，从而有效提高铝合金导体材料的强度。
在本发明提供的稀土铝合金导体材料中，La的典型但非限制性的重量百分含量如为0.001wt％、0.005wt％、0.01wt％、0.015wt％、0.02wt％、0.06wt％、0.1wt％、0.15wt％、0.2wt％、0.3wt％、0.4wt％、0.5wt％、0.8wt％、1wt％、1.2wt％或1.5wt％。
Sm为钐，稀土钐价格低廉，在中国十分富余，加入Sm可显著提高合金的性价比。此外，作为一种有效的铝合金变质，Sm能够有效净化铝合金溶液，降低溶液含气量，细化铝合金导体晶粒，并与合金中的Al、Cu、Mg形成稳定性能良好的弥散相，显著提高铝合金导体材料的电导率、高温蠕变性能、强度及伸长率。
在本发明提供的稀土铝合金导体材料中，Sm的典型但非限制性的重量百分含量如为0.001wt％、0.005wt％、0.01wt％、0.015wt％、0.02wt％、0.06wt％、0.1wt％、0.15wt％、0.2wt％、0.3wt％、0.4wt％、0.5wt％、0.8wt％、1wt％、1.2wt％或1.5wt％。
Y具有净化熔体的作用，可除去铝熔体中的H、O和S等杂质元素，减少气孔的数量，净化铝基体和晶界；Y元素还能与一些固溶于铝基体中的Fe、Si有害杂质形成了稳定的金属间化合物沉底，从而降低杂质元素在铝基体中的固溶度，提高合金的导电性能。此外，通过在晶界处形成稳定性能良好的Al3Y析出相细化晶粒，强化晶界，提高合金的力学性能及热稳定性。
在本发明提供的稀土铝合金导体材料中，Y的典型但非限制性的重量百分含量如为0.001wt％、0.005wt％、0.01wt％、0.015wt％、0.02wt％、0.06wt％、0.1wt％、0.15wt％、0.2wt％、0.3wt％、0.4wt％、0.5wt％、0.8wt％、1wt％、1.2wt％或1.5wt％。
此外，La、Sm、Y等轻重稀土元素的复合添加能进一步提高合金的力学性能及导电性能，并降低稀土的使用量。
B为硼，硼能够通过与铝液中的Fe、Ti、Cr、V等微量过渡族杂质元素反应，生成化合物沉底，改善铝导体导电性能。
B在本发明提供的稀土铝合金导体材料中的典型但非限制性的质量份数如为0.001wt％、0.002wt％、0.003wt％、0.004wt％、0.005wt％、0.006wt％、0.007wt％、0.008wt％、0.009wt％、0.01wt％、0.02wt％、0.04wt％、0.06wt％、0.08wt％、0.1wt％、0.15wt％、0.2wt％。
Sr为锶，属于一种优良的铝合金变质剂，能够有效细化铝合金导体晶粒，与B复合添加细化作用更优。此外，Sr还能够与导体中的Fe、Cu、Si等元素优先结合形成弥散强化，减少这些元素在合金中的固溶度，重新回炉料仍能保持重熔变质效果。从而提高合金的强化效果和导电性能。
Sr在本发明提供的稀土铝合金导体材料中的典型但非限制性的重量百分比如为0.001wt％、0.003wt％、0.005wt％、0.008wt％、0.01wt％、0.02wt％、0.04wt％、0.06wt％、0.08wt％、0.1wt％、0.15wt％、0.2wt％、0.25wt％、0.3wt％、0.35wt％、0.40wt％。
在本发明提供的稀土铝合金导体材料中，通过在铝基体中加入稀土元素La、Sm、Y，使得La、Sm、Y与铝基体相互协同，不仅能够吸附去除铝基体中的杂质元素，并降低合金中的含气量，而且能够细化结晶，有效抑制晶核或第二相增长，显著提高导体材料的导电率和强度；通过在铝基体中加入Cu、Mg、Sr、B，使得导体材料的强度进一步增强，并抑制晶粒间的腐蚀，从而满足高铁、地铁和汽车等交通工具的使用需求。
在本发明的一种优选实施方式中，不可避免的杂质的单种杂质元素的含量为0-0.1wt％，其杂质的总含量为0-0.1wt％。
通过将不可避免的单种杂质元素的含量限定为0.1wt％以下，且杂质的总含量限定为0.1wt％以下，以保证稀土铝合金导体材料的强度和导电率。
根据本发明的第二个方面，本发明提供了上述稀土铝合金导体材料的制备方法，包括如下步骤：
(a)熔炼：将铝锭熔化后，加入Cu、Mg、La、Sm、Y、Sr、B进行熔炼和精炼，得到稀土铝合金熔液后，保温静置；
(b)连铸连轧：将稀土铝合金熔液进行连铸连轧，得到稀土铝合金杆；
(c)拉拔：将稀土铝合金杆进行冷拉拔，得到稀土铝合金丝线；
(d)时效处理：将稀土铝合金丝线进行时效处理后，在炉中自然冷却后取出，得到稀土铝合金导体材料。
本发明提供的稀土铝合金导体材料的制备方法，通过依次进行熔炼、连铸连轧、拉拔和时效处理，使得制成的稀土铝合金导体材料不仅具有优异的机械性能，而且具有良好的导电性能及抗腐蚀性能，能够满足高铁、地铁和汽车等交通工具的使用需求。
在本发明的一种优选实施方式中，在步骤(a)中，Cu、Mg、La、Sm、Y、Sr、B均以单质和/或铝中间合金的形式加入。
在本发明的一种优选实施方式中，在步骤(a)中，先将铝锭加热至720-780℃，至铝锭完全熔化后，加入Cu、Mg、La、Sm、Y、Sr、B，搅拌均匀后，在690-750℃经精炼、除气除渣，在700-750℃静置保温10-30min后，进行炉前取样分析调整，得到稀土铝合金溶液。
在本发明的进一步优选实施方式中，精炼时，加入铝锭质量0.08-0.12％的精炼剂进行除渣和除气。
在本发明的典型但非限制性的实施方式中，精炼时的典型但非限制性的温度如为690、700、710、720、730、740、750℃。
在本发明的一种优选实施方式中，在步骤(b)中，进行铸造时，铸造的温度为680-750℃，采用铸机铸造稀土铝合金铸条。
在本发明的典型但非限制性的实施方式中，铸造温度如为680、690、700、710、720、730、740、750℃。
在本发明的一种优选实施方式中，在步骤(b)中，进行轧制时，轧制温度为450-550℃。
在本发明的典型但非限制性的实施方式中，轧制温度如为450、460、470、480、490、500、510、520、530、540、550℃。
在本发明的一种优选实施方式中，在步骤(d)中，时效处理的温度为150-250℃，时间为1-150h。
在本发明的典型但非限制性的实施方式中，时效处理的温度如为150、170、190、210、230、250℃，时效处理的时间如为1、5、8、12、16、20、24、26、30、35、40、45、50、60、70、80、90、100、110、120、130、140、150h。
下面结合实施例和对比例对本发明提供的技术方案做进一步的描述。
实施例1
本实施例提供了一种稀土铝合金导体材料及其制备方法，该材料的成分组成，以重量百分比计为：Cu 0.01wt％，Mg 2.0wt％，La 0.001wt％，Sm 0.03wt％，Y 1.5wt％，Sr0.04wt％，B 0.03wt％，余量为铝及不可避免的杂质，其中不可避免的杂质的总含量不高于0.1wt％。包括以下步骤：
(a)熔炼：对各组分进行配料，先将铝锭加热升温至760℃，然后加入预热好的Al-Cu、Al-La、Al-Sm、Al-Y稀土合金、纯镁、Al-Sr、Al-B合金放入熔炉中，保温20分钟后搅拌，降温降至750℃，然后对上述合金熔体进行炉内精炼，精炼后打渣，调温至740℃保温静置；
(b)连铸连轧：将合金溶液倾倒出炉，进入连铸连轧机进行铸造轧制，铸造温度为740℃，轧制温度为520℃，得到稀土铝合金杆；
(c)拉拔：将稀土铝合金杆进行冷拉拔，将铝合金杆在冷拉拔机上拉拔成3-8mm的铝丝，随后在框绕机上绕卷，得到稀土铝合金导线；
(d)时效处理：将稀土铝合金丝进行150℃/150h的时效处理后，在炉中自然冷却后取出，得到稀土铝合金导体材料。
实施例2
本实施例提供了一种稀土铝合金导体材料及其制备方法，该材料的成分组成，以重量百分比计为：Cu 0.3wt％，Mg 0.05wt％，La 1.5wt％，Sm 0.001wt％，Y 0.05wt％，Sr0.001wt％，B 0.2wt％，余量为铝及不可避免的杂质，其中不可避免的杂质的总含量不高于0.1wt％。包括以下步骤：
(a)熔炼：对各组分进行配料，先将铝锭加热升温至760℃，然后加入预热好的Al-Cu、Al-La、Al-Sm、Al-Y稀土合金、纯镁、Al-Sr、Al-B合金放入熔炉中，保温20分钟后搅拌，降温降至730℃，然后对上述合金熔体进行炉内精炼，精炼后打渣，调温至730℃保温静置；
(b)连铸连轧：将合金溶液倾倒出炉，进入连铸连轧机进行铸造轧制，铸造温度为730℃，轧制温度为510℃，得到稀土铝合金杆；
(c)拉拔：将稀土铝合金杆进行冷拉拔，将铝合金杆在冷拉拔机上拉拔成3-8mm的铝丝，随后在框绕机上绕卷，得到稀土铝合金导线；
(d)时效处理：将稀土铝合金丝进行1750℃/60h的时效处理后，在炉中自然冷却后取出，得到稀土铝合金导体材料。
实施例3
本实施例提供了一种稀土铝合金导体材料及其制备方法，该材料的成分组成，以重量百分比计为：Cu 2.0wt％，Mg 0.01wt％，La 0.05wt％，Sm 1.5wt％，Y 0.001wt％，Sr0.4wt％，B 0.05wt％，余量为铝及不可避免的杂质，其中不可避免的杂质的总含量不高于0.1wt％。包括以下步骤：
(a)熔炼：对各组分进行配料，先将铝锭加热升温至760℃，然后加入预热好的Al-Cu、Al-La、Al-Sm、Al-Y稀土合金、纯镁、Al-Sr、Al-B合金放入熔炉中，保温20分钟后搅拌，降温降至730℃，然后对上述合金熔体进行炉内精炼，精炼后打渣，调温至720℃保温静置；
(b)连铸连轧：将合金溶液倾倒出炉，进入连铸连轧机进行铸造轧制，铸造温度为720℃，轧制温度为480℃，得到稀土铝合金杆；
(c)拉拔：将稀土铝合金杆进行冷拉拔，将铝合金杆在冷拉拔机上拉拔成3-8mm的铝丝，随后在框绕机上绕卷，得到稀土铝合金导线；
(d)时效处理：将稀土铝合金丝进行200℃/25h的时效处理后，在炉中自然冷却后取出，得到稀土铝合金导体材料。
实施例4
本实施例提供了一种稀土铝合金导体材料及其制备方法，该材料的成分组成，以重量百分比计为：Cu 0.2wt％，Mg 0.04wt％，La 0.4wt％，Sm 0.3wt％，Y 0.1wt％，Sr0.1wt％，B 0.03wt％，余量为铝及不可避免的杂质，其中不可避免的杂质的总含量不高于0.1wt％。包括以下步骤：
(a)熔炼：对各组分进行配料，先将铝锭加热升温至760℃，然后加入预热好的Al-Cu、Al-La、Al-Sm、Al-Y稀土合金、纯镁、Al-Sr、Al-B合金放入熔炉中，保温20分钟后搅拌，降温降至730℃，然后对上述合金熔体进行炉内精炼，精炼后打渣，调温至710℃保温静置；
(b)连铸连轧：将合金溶液倾倒出炉，进入连铸连轧机进行铸造轧制，铸造温度为710℃，轧制温度为500℃，得到稀土铝合金杆；
(c)拉拔：将稀土铝合金杆进行冷拉拔，将铝合金杆在冷拉拔机上拉拔成3-8mm的铝丝，随后在框绕机上绕卷，得到稀土铝合金导线；
(d)时效处理：将稀土铝合金丝进行200℃/25h的时效处理后，在炉中自然冷却后取出，得到稀土铝合金导体材料。
实施例5
本实施例提供了一种稀土铝合金导体材料及其制备方法，该材料的成分组成，以重量百分比计为：Cu 0.3wt％，Mg 0.15wt％，La 0.1wt％，Sm 0.1wt％，Y 0.15wt％，Sr0.05wt％，B 0.05wt％，余量为铝及不可避免的杂质，其中不可避免的杂质的总含量不高于0.1wt％。包括以下步骤：
(a)熔炼：对各组分进行配料，先将铝锭加热升温至760℃，然后加入预热好的Al-Cu、Al-La、Al-Sm、Al-Y稀土合金、纯镁、Al-Sr、Al-B合金放入熔炉中，保温20分钟后搅拌，降温降至730℃，然后对上述合金熔体进行炉内精炼，精炼后打渣，调温至720℃保温静置；
(b)连铸连轧：将合金溶液倾倒出炉，进入连铸连轧机进行铸造轧制，铸造温度为720℃，轧制温度为490℃，得到稀土铝合金杆；
(c)拉拔：将稀土铝合金杆进行冷拉拔，将铝合金杆在冷拉拔机上拉拔成3-8mm的铝丝，随后在框绕机上绕卷，得到稀土铝合金导线；
(d)时效处理：将稀土铝合金丝进行190℃/30h的时效处理后，在炉中自然冷却后取出，得到稀土铝合金导体材料。
实施例6
本实施例提供了一种稀土铝合金导体材料及其制备方法，该材料的成分组成，以重量百分比计为：Cu 0.4wt％，Mg 0.03wt％，La 0.3wt％，Sm 0.2wt％，Y 0.1wt％，Sr0.04wt％，B 0.06wt％，余量为铝及不可避免的杂质，其中不可避免的杂质的总含量不高于0.08wt％。包括以下步骤：
(a)熔炼：对各组分进行配料，先将铝锭加热升温至740℃，然后加入预热好的Al-Cu、Al-La、Al-Sm、Al-Y稀土合金、纯镁、Al-Sr、Al-B合金放入熔炉中，保温20分钟后搅拌，降温降至730℃，然后对上述合金熔体进行炉内精炼，精炼后打渣，调温至700℃保温静置；
(b)连铸连轧：将合金溶液倾倒出炉，进入连铸连轧机进行铸造轧制，铸造温度为700℃，轧制温度为500℃，得到稀土铝合金杆；
(c)拉拔：将稀土铝合金杆进行冷拉拔，将铝合金杆在冷拉拔机上拉拔成3-8mm的铝丝，随后在框绕机上绕卷，得到稀土铝合金导线；
(d)时效处理：将稀土铝合金丝进行210℃/20h的时效处理后，在炉中自然冷却后取出，得到稀土铝合金导体材料。
实施例7
本实施例提供了一种稀土铝合金导体材料及其制备方法，该材料的成分组成，以重量百分比计为：Cu 0.5wt％，Mg 0.08wt％，La 0.2wt％，Sm 0.1wt％，Y 0.3wt％，Sr0.03wt％，B 0.04wt％，余量为铝及不可避免的杂质，其中不可避免的杂质的总含量不高于0.08wt％。包括以下步骤：
(a)熔炼：对各组分进行配料，先将铝锭加热升温至750℃，然后加入预热好的Al-Cu、Al-La、Al-Sm、Al-Y稀土合金、纯镁、Al-Sr、Al-B合金放入熔炉中，保温20分钟后搅拌，降温降至730℃，然后对上述合金熔体进行炉内精炼，精炼后打渣，调温至710℃保温静置；
(b)连铸连轧：将合金溶液倾倒出炉，进入连铸连轧机进行铸造轧制，铸造温度为710℃，轧制温度为460℃，得到稀土铝合金杆；
(c)拉拔：将稀土铝合金杆进行冷拉拔，将铝合金杆在冷拉拔机上拉拔成3-8mm的铝丝，随后在框绕机上绕卷，得到稀土铝合金导线；
(d)时效处理：将稀土铝合金丝进行250℃/1h的时效处理后，在炉中自然冷却后取出，得到稀土铝合金导体材料。
对比例1
本对比例提供了一种稀土铝合金导体材料及其制备方法，本对比例与实施例5的不同之处在于，未加入La。
对比例2
本对比例提供了一种稀土铝合金导体材料及其制备方法，本对比例与实施例5的不同之处在于，未加入Sm。
对比例3
本对比例提供了一种稀土铝合金导体材料及其制备方法，本对比例与实施例5的不同之处在于，未加入Y。
对比例4
本对比例提供了一种稀土铝合金导体材料及其制备方法，本对比例与实施例5的不同之处在于，未加入Sr。
对比例5
本对比例提供了一种稀土铝合金导体材料及其制备方法，本对比例与实施例5的不同之处在于，未加入La和Sm。
对比例6
本对比例提供了一种稀土铝合金导体材料及其制备方法，本对比例与实施例5的不同之处在于，未加入Sm和Y。
对比例7
本对比例提供了一种稀土铝合金导体材料及其制备方法，本对比例与实施例5的不同之处在于，未加入La和Y。
对比例8
本对比例提供了一种稀土铝合金导体材料及其制备方法，本对比例与实施例5的不同之处在于，未加入La、Sm和Y。
试验例1
将实施例1-7和对比例1-8提供的稀土铝合金导体材料进行抗拉强度、电导率和耐腐蚀性测试，结果如表1所示，其中，耐腐蚀性测试包括盐水加速腐蚀试验和全浸腐蚀试验，盐水加速腐蚀试验条件为：NaCl：CuCl2＝50±5g/L：0.26±0.2g/L，pH＝3.1-3.3，试验温度50±1℃，试验周期96h；全浸腐蚀试验条件为：4.5-5.5wt％NaCl溶液，用乙酸调至pH＝7.0，25℃恒温不搅拌。
表1稀土铝合金导体材料性能数据表
Figure BDA0003141161530000141
Figure BDA0003141161530000151
从表1可以看出，实施例1-7提供的稀土铝合金导体材料的抗拉强度大于219MPa，电导率高于58.6％，抗腐蚀性能优良，盐水加速试验时平均失重率低于0.185g/m2.hr，全浸腐蚀试验时平均失重率低于0.321g/m2.hr，尤其是实施例4-7提供的稀土铝合金导体材料的抗拉强度大于219MPa，电导率高于61.0％，抗腐蚀性能优良，盐水加速试验时平均失重率低于0.156g/m2.hr，全浸腐蚀试验时平均失重率低于0.298g/m2.hr，这说明本发明提供的稀土铝合金导体材料不仅具有优良的抗拉强度和电导率，而且具有优异的耐腐蚀性能，能够满足高铁、地铁和汽车等交通工具的使用需求。
通过实施例5与对比例1-8的对比可以看出，实施例5提供的稀土铝合金导体材料的抗拉强度、电导率和抗腐蚀性能均显著优于对比例1-8，这说明通过在铝基体中加入的La、Sm、Y和Sr元素，与铝基体能够相互协同，不仅能够吸附去除铝基体中的杂质元素，并降低合金中的含气量，明显提高材料的导电率，而且能够细化结晶，有效抑制晶核或第二相增长，从而显著提高导体材料的强度；同时在铝基体中加入Cu和Mg，使导体材料的强度及抗腐蚀性能进一步增强，使稀土铝合金导体材料的综合性能更加优异。
最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。

Claims (8)

1.一种稀土铝合金导体材料，其特征在于，包括如下组分：Cu 0.01-2.0wt％，Mg 0.01-2.0wt％，La 0.001-1.5wt％，Sm 0.001-1.5wt％，Y 0.001-1.5wt％，Sr 0.001-0.4wt％，B0.001-0.2wt％，余量为铝及不可避免的杂质，杂质含量≤0.1wt％。
2.根据权利要求1所述的稀土铝合金导体材料，其特征在于，包括如下组分：Cu 0.01-1wt％，Mg 0.01-1.0wt％，La 0.001-1.0wt％，Sm 0.001-1.0wt％，Y 0.001-1.0wt％，Sr0.001-0.2wt％，B 0.001-0.1wt％，余量为铝及不可避免的杂质，杂质含量≤0.1wt％。
3.根据权利要求1所述的稀土铝合金导体材料，其特征在于，包括如下组分：Cu 0.01-0.8wt％，Mg 0.01-0.6wt％，La 0.001-0.3wt％，Sm 0.001-0.3wt％，Y 0.001-0.3wt％，Sr0.001-0.1wt％，B 0.001-0.08wt％，余量为铝及不可避免的杂质，杂质含量≤0.1wt％。
4.如权利要求1-3任一项所述的稀土铝合金导体材料的制备方法，包括如下步骤：
(a)熔炼：将铝锭熔化后，加入Cu、Mg、La、Sm、Y、Sr、B进行熔炼和精炼，得到稀土铝合金熔液后，保温静置；
(b)连铸连轧：将稀土铝合金熔液进行连铸连轧，得到稀土铝合金杆；
(c)拉拔：将稀土铝合金杆进行冷拉拔，得到稀土铝合金丝线；
(d)时效处理：将稀土铝合金丝线进行时效处理后，在炉中自然冷却后取出，得到稀土铝合金导体材料。
5.根据权利要求4所述的稀土铝合金导体材料的制备方法，其特征在于，在步骤(a)中，Cu、Mg、La、Sm、Y、Sr、B均以单质和/或铝中间合金的形式加入。
6.根据权利要求4所述的稀土铝合金导体材料的制备方法，其特征在于，在步骤(a)中，先将铝锭加热至720-780℃，至铝锭完全熔化后，加入Cu、Mg、La、Sm、Y、Sr、B，搅拌均匀后，在690-750℃经精炼、除气除渣，在700-750℃静置保温10-30min后，得到稀土铝合金溶液。
7.根据权利要求4所述的稀土铝合金导体材料的制备方法，其特征在于，在步骤(b)中，铸造温度为680-750℃，轧制温度为450-550℃。
8.根据权利要求4所述的稀土铝合金导体材料的制备方法，其特征在于，在步骤(d)中，时效处理的温度为150-250℃，时间为1-150h。
CN202110740246.2A 2021-06-30 2021-06-30 稀土铝合金导体材料及其制备方法 Active CN113444922B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202110740246.2A CN113444922B (zh) 2021-06-30 2021-06-30 稀土铝合金导体材料及其制备方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202110740246.2A CN113444922B (zh) 2021-06-30 2021-06-30 稀土铝合金导体材料及其制备方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN113444922A CN113444922A (zh) 2021-09-28
CN113444922B true CN113444922B (zh) 2022-04-01

Family

ID=77814550

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202110740246.2A Active CN113444922B (zh) 2021-06-30 2021-06-30 稀土铝合金导体材料及其制备方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN113444922B (zh)

Family Cites Families (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101974709B (zh) * 2010-09-21 2011-12-14 安徽欣意电缆有限公司 特软铝合金导体及其制备方法
EP2871642B1 (en) * 2013-11-06 2019-08-28 Airbus Defence and Space GmbH Solar cell interconnector and manufacturing method thereof
JP6147167B2 (ja) * 2013-11-15 2017-06-14 古河電気工業株式会社 アルミニウム合金導体、アルミニウム合金撚線、被覆電線およびワイヤーハーネス
US10208371B2 (en) * 2016-07-13 2019-02-19 Apple Inc. Aluminum alloys with high strength and cosmetic appeal
CN108642336B (zh) * 2018-06-25 2020-10-16 上海交通大学 一种挤压铸造铝合金材料及其制备方法
CN109468506B (zh) * 2018-12-07 2020-12-11 东莞市沃顿橡塑新材料有限公司 一种导电海绵充电辊及其制备方法
FR3092119B1 (fr) * 2019-01-24 2020-12-25 C Tec Constellium Tech Center Procédé de fabrication d'une pièce en alliage d'aluminium, l'alliage comportant au moins du zirconium et du magnésium

Also Published As

Publication number Publication date
CN113444922A (zh) 2021-09-28

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN110284018B (zh) 一种环保高导弹性耐蚀铜合金及其板带材的生产方法
CN107829000B (zh) 一种压铸铝合金材料及其制备方法
CN105821253A (zh) 一种加铁的轻质高导耐热铝导线及其制备工艺
CN108559874B (zh) 一种高强高导的耐热铝合金导线及其制备方法
CN113584365B (zh) 低成本高性能镁合金及其制备方法
CN101914708A (zh) 一种A1-Fe-Cu合金材料及其制备方法
CN111826558A (zh) 一种铝-镁-硅合金单丝及其制备方法
CN114606414B (zh) 一种高导电率再生铝合金导线及其制备方法
CN106676334A (zh) 高强度高电导率铝钪合金及其制备方法和用途
CN111607726B (zh) 一种稀土镁合金及其制备方法
CN110964936A (zh) 一种电力线路金具用高强度耐腐蚀铝合金的生产工艺
CN106710663B (zh) 一种高导电率稀土铝合金线及其制备方法
CN111394632B (zh) 一种钆钐稀土镁合金及其制备方法
CN113444922B (zh) 稀土铝合金导体材料及其制备方法
CN104862542A (zh) 一种非热处理型中强度铝合金单丝及其制备方法
CN111826559A (zh) 一种铝-镁-硅-钪-硼合金单丝及制备方法
CN108396205B (zh) 一种铝合金材料及其制备方法
CN110669968A (zh) 一种耐热稀土铝合金及其制备方法
CN114015911B (zh) 一种压铸稀土铝合金及其制备方法
CN107723529B (zh) 一种Al-Mg-Si合金单丝及其制备方法
CN115029593A (zh) 一种复合添加稀土耐热铝合金及其制备方法
CN113088772B (zh) 一种高强塑性铸造Al-Mg-Zn-Cu铝合金及其制备方法
CN113862529B (zh) 一种铝合金及其制备方法
CN116411208A (zh) 一种压铸铝合金及其制备方法
CN112853173A (zh) 一种添加铼元素的耐热铝合金及其制备方法和应用

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant