CN115821129B - 高强高导铝合金节能导线及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种高强高导铝合金节能导线及其制备方法，属于铝基合金技术领域。高强高导铝合金节能导线，其组成成分包括Mg、Si、Cu、Sc、B、Fe、Cr、Ti，其中：Mg的质量百分比为0.43％‑0.95％，Si的质量百分比为0.29％‑0.91％，Mg/Si质量比为1.04‑1.52，Cu的质量百分比为0.03％‑0.10％，Sc的质量百分比为0.01％‑0.05％，B的质量百分比为0.01％‑0.04％，Fe的质量百分比为0.02％‑0.07％，(Cr+Ti)的质量百分比小于等于0.004％，余量为铝和不可避免的微量杂质。基于上述方案，本发明提供一种高强、高导铝合金节能导线。
Description
技术领域
本发明属于铝基合金技术领域，具体涉及一种高强高导铝合金节能导线及其制备方法。
背景技术
随着飞速发展的经济建设，电力需求也急剧增加。需要充分利用现有输电线路及相应设施，尽可能地提高输送效率和电量、降低线损已成为电力行业迫切需要解决的问题，其中输电线路用材料的选择与性能优化是关键。Al导线代替Cu导线是电力行业发展的方向，Al的密度只有Cu的1/3。当输电线路长度和质量相同的时候，Al导线面积是Cu导线的3倍。当选择Al导线的电导率为60％ICAS(％ICAS：导体材料电导率与国际标准软铜20℃时电导率的百分比)时，导线面积增大，导电性将比Cu提高80％。在高温输电时，由于Al的电阻温度系数比Cu小40％左右，铝合金导线有更加明显的优势。
目前，我国高压、超高压和特高压架空输电线路常用钢芯铝绞线(AACSR)，它的线芯是高强度的钢线，并在外层上绞制了铝合金线，该种导线的生产和应用技术基本成熟，但存在输电线损高、耐腐蚀性能差，载流量低等不足。在输电线路上采用全铝合金导线(AAAC)，即所有的线股都是由同质铝合金导线来构成的，可以分为高强和中强度的两种，而其中的中强度铝合金节能导线又有两种，分别为半热处理半加工硬化型和非热处理型，相比较于常规钢芯铝导线具有如下优点：简单、方便的施工，小的线路损耗，好的弧垂特性，大的拉重比，表面耐蚀和耐划伤好，且有长的线路服役生命，因此我国也在这方面开展了全面而系统的工作。
公开号为CN109136662A提出了一种电缆用Al-Cu-Mg-Si系铝合金，包括以下重量百分数的组分：Cu 0.03～0.09％、Si 0.04～0.08％、Mg 0.08～0.16％、改性石墨烯0.2～0.4％，余量为Al和杂质；所述改性石墨烯主要由纳米TiO2、Fe粉、氧化铈、锌粉与石墨烯粉体制备得到。该铝合金不仅电阻率低，而且抗蠕变性能好。
公开号为CN108893660A提供了一种高导电率铝合金导线及其制备方法，涉及导线技术领域，包括以下重量百分比的元素：Mg为1.15-1.28％、Si为1.21-1.35％、Zr为0.33-0.42％、Y为0.11-0.15％、Ce为0.25-0.33％、La为0.06-0.17％、B为0.41-0.55％、Cu为0.61-0.85％、其他杂质含量小于0.3％，余量为Al；包括除湿、熔炼、精炼、捞渣、热处理、浇铸、轧制、拉丝和热处理步骤；该导线具有非常好的导电率，同时其伸长率也得到了非常好的改善，满足电力行业需求。
发明内容
有鉴于此，本发明所要解决的技术问题是，针对现有技术的不足，提供一种高强、高导铝合金节能导线。
本发明所要解决的另一个技术问题是提供一种高强高导铝合金节能导线的制备方法。
为解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是：
高强高导铝合金节能导线，其组成成分包括Mg、Si、Cu、Sc、B、Fe、Cr、Ti，其中：Mg的质量百分比为0.43％-0.95％，Si的质量百分比为0.29％-0.91％，Mg/Si质量比为1.04-1.52，Cu的质量百分比为0.03％-0.10％，Sc的质量百分比为0.01％-0.05％，B的质量百分比为0.01％-0.04％，Fe的质量百分比为0.02％-0.07％，(Cr+Ti)的质量百分比小于等于0.01％，余量为铝和不可避免的微量杂质。
进一步地，所述Mg/Si质量比为1.20-1.40。
进一步地，所述Cu的质量百分比为0.05％-0.08％。
本发明还提供了一种高强高导铝合金节能导线的制备方法，包括：
将铝锭熔化得到铝熔液，向所述铝熔液中加入铝镁合金、铝硅合金、Al-Cu中间合金、Al-Sc中间合金和Al-B中间合金得到铝合金熔液；
向所述铝合金熔液中加入精炼剂，并对所述铝合金熔液依次进行搅拌、静置和扒渣；
在扒渣之后，将所述铝合金熔液进行浇注，得到铝合金锭；
将所述铝合金锭进行轧制成型和拉拔处理，然后进行人工时效处理，得到铝合金导线。
进一步地，所述铝锭为纯度为99.0％-99.9％的工业纯铝，所述铝锭包括杂质元素Fe、Cr和Ti；所述铝锭在700℃-720℃下熔化得到铝熔液。
进一步地，在700℃-720℃下向所述铝合金熔液中加入精炼剂；所述搅拌时间为10min-20min；所述静置的时间为25min-30min。
进一步地，所述精炼剂包括气体精炼剂和/或液体精炼剂。
进一步地，所述气体精炼剂包括氮气，或氩气。
进一步地，所述轧制成型的工艺参数包括：轧制成型温度为320℃-400℃，所述铝合金锭经过轧制成型得到铝合金杆。
进一步地，所述拉拔处理的工艺参数包括：拉拔处理温度为55℃-60℃，拉拔处理速率为9m/s-10m/s，以3％-5％的变形量进行拉制。
进一步地，所述人工时效处理的工艺参数包括：温度为230-310℃，时间为10-20h。
铝及铝合金用作电工材料时，有铸件、板、棒、管及导线等各种形式，应用领域不同对材料的性能要求不同，使用的合金体系也不同。在铝中添加一种或者多种元素形成铝合金，国际上主要有八个系列，分别1XXX系列，工业纯铝板、2XXX系列Al-Cu、Al-Cu-Mn合金、3XXX系列Al-Mn合金、4XXX系列Al-Si合金、5XXX系列Al-Mg合金、6XXX系列Al-Mg-Si合金、7XXX系列Al-Zn-Mg合金、8XXX系列。其中1系、6系铝合金经常被用作各种导体材料。
研发高导电率铝合金材料，制备高导电率铝合金芯铝绞线，较之铝合金芯铝绞线电阻更小，线路损耗更低，节能效果更优，经济性更好，有助于电力系统碳减排，服务我国“碳中和、碳达峰”建设。
首先，电导率的物理意义是表示物质导电的性能，其基本单位是西门子，是电阻率的倒数。电导率越大则导电性能越强，反之越小。电阻率的大小主要是和原子的振动和晶体缺陷有关，例如空位、杂质原子、位错或者是晶界，但是，电导率的变化规律却和电阻率正好相反。
电导率也可用％IACS百分值表示，是用国际退火铜标准％IACS规定的电阻率0.017421Ω·mm2/m的百分数表示，通常在已知20℃时的导体电阻率ρ20后，电导率％IACS与合金电阻率之间存在如下关系：
％IACS＝0.017421/ρ20*100％
合金的电导率，根据马提申定则，可以用如下公式表示：
RAESINIA等(B.Raeisinia,W.J.Poole,D.J.Lloyd.Examination ofprecipitation in the aluminum alloy using electrical resistivity measurements[J].Materials Science and Engineering A,2006,420(46),245-249.)的研究结果表明，析出相对电阻率的贡献与析出相的间距的平方根成反比。根据该研究结果，修正后的马提申公式如下所示为：
式中：
ρM——纯情铝的电阻率2.83×10-8Ω·mm2/m；
∑Δρici——各固溶元素引起的电阻率增量和；
∑Δρj——不同缺陷类型对电阻值的影响；
Z——常数；
L——析出相颗粒间距。
从上面可以看出，影响合金电导率的主要是合金元素的固溶量及析出相的间距。
其次，从铝合金的强化机制来看，提高强度的方法，固溶强化、位错强化、细晶强化，析出相密度大析出相间距小时都会使得合金的电导率下降，尤其是元素固溶及高密度的析出相，也就是说，电导率较高的时候强度会降低，反之亦然，强度-电导呈负相关性。而掺杂Mg、Si或Cu等合金元素以及Zr、Sc等微量元素，通过固溶强化和析出强化，被广泛应用于提高Al的强度，其他有效的强化铝合金的方法包括冷加工和晶粒变形。然而，由于电子在缺陷、溶质、析出或晶界上的散射，这些方面将不例外的导致电导率显著下降。呈负相关的强度-电导关联成为制约高强度新型铝导线材料和高导发展的瓶颈。
再次，铝合金被用作各种导体材料时，包括板、棒、管及导线等各种形式，这些需要经过轧制、拉拔处理等各种剧烈的塑性变形加工，因此会对合金的性能产生影响。
综上可知，高强度高导铝合金的制备受到多方面的综合影响，各影响因素与结果之间具有很强的非线性，这使得在工程上对铝合金材料的运用存在非常大的不可预估性，长期以来多凭借经验或试凑法，通过不断反复试制、试验来设计满足性能要求的铝合金导线产品。
与现有技术相比，本发明的有益效果如下：
本发明提供的Al-Mg-Si铝合金节能导线，其中Mg和Si是主要的合金元素，Mg的质量百分比为0.43％-0.95％，Si的质量百分比为0.29％-0.91％，Mg/Si质量比为1.04-1.52，Mg和Si析出形成Mg2Si颗粒；同时合理增加Si含量会使得合金具有更高的强度，适度过量的Si促进形成均匀分布的细小的β″(Mg5Al2Si4)析出相，也减小晶格畸变，有利于提高电导性。Cu的加入显著改变合金的析出行为，形成亚稳相Q'(Al4Si7Mg8Cu2)和稳定的Q相(Al4Cu2Mg8Si7)，提高合金强度；适量Sc的添加会形成Al3Sc或Al3Sc基的核壳结构的析出相，提高合金的耐热性、强度和断裂伸长率；添加B元素，可以有效提高导线的电导率，同时可以与Cr元素和Ti元素以硼化物形式析出，减小晶格的畸变程度，以提升电导率；Fe的添加促进了在铸造和均匀化处理过程中含Si的初生颗粒的形成，影响时效处理时含Si的析出，提升电导性和强度。
本发明提供的铝合金节能导线的制备方法，通过向所述铝熔液中加入铝镁合金、铝硅合金、Al-Cu中间合金、Al-Sc中间合金和Al-B中间合金得到铝合金熔液，随后进行精炼、浇注、轧制成型和拉拔处理，其中，Si元素、B元素和Sc元素的添加能够显著提高铝合金节能导线的导电性能；Cu元素和Sc元素的添加能够显著提高铝合金节能导线的强度和耐热性。综上所述，铝镁合金、铝硅合金、Al-Cu中间合金、Al-Sc中间合金和Al-B中间合金的添加能够显著提高铝合金节能导线的导电性能、强度和耐热性能。
本发明铝合金导线在20℃的导电率大于63.0％IACS，它比传统铝合金导体提高1.5％IACS以上的导电率；抗拉强度大于等于320MPa；延伸率为10-12％；耐热温度≥150℃(210℃条件下保温1h，强度残存率大于9％)，其它性能满足GB/T17048-2009标准的要求，可实现工程应用，降低输电线路损耗，满足大容量输电线路及城市扩容改造的建设需求。
具体实施方式
为了更好地理解本发明，下面结合实施例进一步清楚阐述本发明的内容，但本发明的保护内容不仅仅局限于下面的实施例。在下文的描述中，给出了大量具体的细节以便提供对本发明更为彻底的理解。然而，对于本领域技术人员来说显而易见的是，本发明可以无需一个或多个这些细节而得以实施。
基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
在这里示出和讨论的所有示例中，任何具体值应被解释为仅仅是示例性的，而不是作为限制。因此，示例性实施例的其它示例可以具有不同的值。
若无特殊说明，所有原料均来源于市售产品，且若无特殊说明，则不含有除不可避免的杂质以外的其他未明确指出的组分。
实施例1
高强高导铝合金节能导线，其组成成分包括Mg、Si、Cu、Sc、B、Fe、Cr、Ti，其中：Mg的质量百分比为0.43％，Si的质量百分比为0.29％，Mg/Si质量比为1.48，Cu的质量百分比为0.03％，Sc的质量百分比为0.01％，B的质量百分比为0.01％，Fe的质量百分比为0.02％，(Cr+Ti)的质量百分比为0.008％，余量为铝和不可避免的微量杂质。
上述高强高导铝合金节能导线的制备方法，包括：
将铝锭熔化得到铝熔液，向铝熔液中加入铝镁合金、铝硅合金、Al-Cu中间合金、Al-Sc中间合金和Al-B中间合金得到铝合金熔液；
向铝合金熔液中加入精炼剂，并对铝合金熔液依次进行搅拌、静置和扒渣；
在扒渣之后，将铝合金熔液进行浇注，得到铝合金锭；
将铝合金锭进行轧制成型和拉拔处理，然后进行人工时效处理，得到铝合金导线。
其中，铝锭为纯度为99.0％-99.9％的工业纯铝，铝锭包括杂质元素Fe、Cr和Ti；铝锭在700℃下熔化得到铝熔液。
在700℃下向铝合金熔液中加入精炼剂；搅拌时间为10min；静置的时间为25min。
精炼剂为氮气。
轧制成型的工艺参数包括：轧制成型温度为320℃，铝合金锭经过轧制成型得到直径为9mm的铝合金杆。
拉拔处理的工艺参数包括：拉拔处理温度为55℃，拉拔处理速率为9m/s，以3％的变形量进行拉制。
人工时效处理的工艺参数包括：温度为230℃，时间为20h。
本实施例所得铝合金导线在20℃的导电率为63.2％IACS；抗拉强度为327MPa；延伸率为11.8％；耐热温度≥150℃，210℃条件下保温1h，强度残存率为98.1％，其它性能满足GB/T17048-2009标准的要求。
实施例2
高强高导铝合金节能导线，其组成成分包括Mg、Si、Cu、Sc、B、Fe、Cr、Ti，其中：Mg的质量百分比为0.55％，Si的质量百分比为0.39％，Mg/Si质量比为1.40，Cu的质量百分比为0.05％，Sc的质量百分比为0.03％，B的质量百分比为0.02％，Fe的质量百分比为0.05％，(Cr+Ti)的质量百分比为0.007％，余量为铝和不可避免的微量杂质。
上述高强高导铝合金节能导线的制备方法，与实施例1不同的是：
铝锭为纯度为99.0％-99.9％的工业纯铝，铝锭包括杂质元素Fe、Cr和Ti；铝锭在710℃下熔化得到铝熔液。
在710℃下向铝合金熔液中加入精炼剂；搅拌时间为13min；静置的时间为26min。
精炼剂为氩气。
轧制成型的工艺参数包括：轧制成型温度为350℃，铝合金锭经过轧制成型得到直径为10mm的铝合金杆。
拉拔处理的工艺参数包括：拉拔处理温度为57℃，拉拔处理速率为9.2m/s，以3.5％的变形量进行拉制。
人工时效处理的工艺参数包括：温度为250℃，时间为17h。
本实施例所得铝合金导线在20℃的导电率为63.8％IACS；抗拉强度为352MPa；延伸率为10.8％；耐热温度≥150℃，210℃条件下保温1h，强度残存率为98.3％，其它性能满足GB/T17048-2009标准的要求。
实施例3
高强高导铝合金节能导线，其组成成分包括Mg、Si、Cu、Sc、B、Fe、Cr、Ti，其中：Mg的质量百分比为0.60％，Si的质量百分比为0.46％，Mg/Si质量比为1.30，Cu的质量百分比为0.07％，Sc的质量百分比为0.04％，B的质量百分比为0.03％，Fe的质量百分比为0.04％，(Cr+Ti)的质量百分比为0.004％，余量为铝和不可避免的微量杂质。
上述高强高导铝合金节能导线的制备方法，与实施例1不同的是：
铝锭为纯度为99.0％-99.9％的工业纯铝，铝锭包括杂质元素Fe、Cr和Ti；铝锭在715℃下熔化得到铝熔液。
在715℃下向铝合金熔液中加入精炼剂；搅拌时间为18min；静置的时间为29min。
精炼剂为氮气。
轧制成型的工艺参数包括：轧制成型温度为380℃，铝合金锭经过轧制成型得到直径为10mm的铝合金杆。
拉拔处理的工艺参数包括：拉拔处理温度为58℃，拉拔处理速率为9.5m/s，以4％的变形量进行拉制。
人工时效处理的工艺参数包括：温度为280℃，时间为18h。
本实施例所得铝合金导线在20℃的导电率为63.5％IACS；抗拉强度为360MPa；延伸率为10.5％；耐热温度≥150℃，210℃条件下保温1h，强度残存率为98.5％，其它性能满足GB/T17048-2009标准的要求。
实施例4
高强高导铝合金节能导线，其组成成分包括Mg、Si、Cu、Sc、B、Fe、Cr、Ti，其中：Mg的质量百分比为0.72％，Si的质量百分比为0.58％，Mg/Si质量比为1.24，Cu的质量百分比为0.09％，Sc的质量百分比为0.02％，B的质量百分比为0.04％，Fe的质量百分比为0.03％，(Cr+Ti)的质量百分比为0.007％，余量为铝和不可避免的微量杂质。
上述高强高导铝合金节能导线的制备方法，与实施例1不同的是：
铝锭为纯度为99.0％-99.9％的工业纯铝，铝锭包括杂质元素Fe、Cr和Ti；铝锭在720℃下熔化得到铝熔液。
在720℃下向铝合金熔液中加入精炼剂；搅拌时间为18min；静置的时间为30min。
精炼剂为氮气。
轧制成型的工艺参数包括：轧制成型温度为400℃，铝合金锭经过轧制成型得到直径为9mm的铝合金杆。
拉拔处理的工艺参数包括：拉拔处理温度为60℃，拉拔处理速率为9.7m/s，以4.2％的变形量进行拉制。
人工时效处理的工艺参数包括：温度为290℃，时间为15h。
本实施例所得铝合金导线在20℃的导电率为63.3％IACS；抗拉强度为335MPa；延伸率为11.5％；耐热温度≥150℃，210℃条件下保温1h，强度残存率为98.1％，其它性能满足GB/T17048-2009标准的要求。
实施例5
高强高导铝合金节能导线，其组成成分包括Mg、Si、Cu、Sc、B、Fe、Cr、Ti，其中：Mg的质量百分比为0.85％，Si的质量百分比为0.76％，Mg/Si质量比为1.12，Cu的质量百分比为0.10％，Sc的质量百分比为0.05％，B的质量百分比为0.03％，Fe的质量百分比为0.06％，(Cr+Ti)的质量百分比为0.005％，余量为铝和不可避免的微量杂质。
上述高强高导铝合金节能导线的制备方法，与实施例1不同的是：
铝锭为纯度为99.0％-99.9％的工业纯铝，铝锭包括杂质元素Fe、Cr和Ti；铝锭在712℃下熔化得到铝熔液。
在712℃下向铝合金熔液中加入精炼剂；搅拌时间为17min；静置的时间为26min。
精炼剂为氩气。
轧制成型的工艺参数包括：轧制成型温度为390℃，铝合金锭经过轧制成型得到直径为10mm的铝合金杆。
拉拔处理的工艺参数包括：拉拔处理温度为56℃，拉拔处理速率为10m/s，以4.5％的变形量进行拉制。
人工时效处理的工艺参数包括：温度为300℃，时间为12h。
本实施例所得铝合金导线在20℃的导电率为63.5％IACS；抗拉强度为340MPa；延伸率为11.2％；耐热温度≥150℃，210℃条件下保温1h，强度残存率为98.4％，其它性能满足GB/T17048-2009标准的要求。
实施例6
高强高导铝合金节能导线，其组成成分包括Mg、Si、Cu、Sc、B、Fe、Cr、Ti，其中：Mg的质量百分比为0.95％，Si的质量百分比为0.91％，Mg/Si质量比为1.04，Cu的质量百分比为0.08％，Sc的质量百分比为0.03％，B的质量百分比为0.02％，Fe的质量百分比为0.07％，(Cr+Ti)的质量百分比为0.004％，余量为铝和不可避免的微量杂质。
上述高强高导铝合金节能导线的制备方法，与实施例1不同的是：
铝锭为纯度为99.0％-99.9％的工业纯铝，铝锭包括杂质元素Fe、Cr和Ti；铝锭在715℃下熔化得到铝熔液。
在715℃下向铝合金熔液中加入精炼剂；搅拌时间为19min；静置的时间为29min。
精炼剂为氩气。
轧制成型的工艺参数包括：轧制成型温度为400℃，铝合金锭经过轧制成型得到直径为10mm的铝合金杆。
拉拔处理的工艺参数包括：拉拔处理温度为57℃，拉拔处理速率为9.7m/s，以5％的变形量进行拉制。
人工时效处理的工艺参数包括：温度为310℃，时间为10h。
本实施例所得铝合金导线在20℃的导电率为63.4％IACS；抗拉强度为346MPa；延伸率为10.9％；耐热温度≥150℃，210℃条件下保温1h，强度残存率为98.7％，其它性能满足GB/T17048-2009标准的要求。
对比实施例1
高强高导铝合金节能导线，其组成成分与实施例1不同的是：Mg的质量百分比为0.43％，Si的质量百分比为0.53％，Mg/Si质量比为0.81。
本对比例所得铝合金导线在20℃的导电率为59.5％IACS；抗拉强度为292MPa；延伸率为12.1％；耐热温度≥150℃，210℃条件下保温1h，强度残存率为91.5％。
对比实施例2
高强高导铝合金节能导线，其组成成分与实施例1不同的是：Mg的质量百分比为1.13％，Si的质量百分比为0.97％，Mg/Si质量比为1.16。
本对比例所得铝合金导线在20℃的导电率为60.3％IACS；抗拉强度为304MPa；延伸率为11.8％；耐热温度≥150℃，210℃条件下保温1h，强度残存率为89.7％。
对比实施例3
高强高导铝合金节能导线的组成成分与实施例1相同，与实施例1不同的是：其制备方法中，
轧制成型的工艺参数包括：轧制成型温度为500℃，铝合金锭经过轧制成型得到直径为9mm的铝合金杆。
拉拔处理的工艺参数包括：拉拔处理温度为40℃，拉拔处理速率为12m/s，以10％的变形量进行拉制。
人工时效处理的工艺参数包括：温度为300℃，时间为20h。
本对比例所得铝合金导线在20℃的导电率为61.2％IACS；抗拉强度为281MPa；延伸率为13.0％；耐热温度≥150℃，210℃条件下保温1h，强度残存率为90.2％。
对比实施例4
高强高导铝合金节能导线的组成成分与实施例1相同，与实施例1不同的是：其制备方法省略人工时效处理。
本对比例所得铝合金导线在20℃的导电率为62.2％IACS；抗拉强度为265MPa；延伸率为13.5％；耐热温度≥150℃，210℃条件下保温1h，强度残存率为87.5％。
上述案例及其性能数据表明，本发明铝合金导线通过组成成分、强化机制及其制备方法的整体优化与调控，所得铝合金导线的导电性、强度及延伸性能更佳，整体均衡性更突出。
最后说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，本领域普通技术人员对本发明的技术方案所做的其他修改或者等同替换，只要不脱离本发明技术方案的精神和范围，均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。
Claims (5)
1.高强高导铝合金节能导线，其特征在于：其组成成分包括Mg、Si、Cu、Sc、B、Fe、Cr、Ti，其中：Mg的质量百分比为0.43%-0.95%，Si的质量百分比为0.29%-0.91%，Mg/Si质量比为1.04-1.52，Cu的质量百分比为0.07%-0.10%，Sc的质量百分比为0.01%-0.05%，B的质量百分比为0.03%-0.04%，Fe的质量百分比为0.02%-0.07%，(Cr+Ti)的质量百分比小于等于0.01%，余量为铝和不可避免的微量杂质，所述的高强高导铝合金节能导线的制备方法，包括：
将铝锭熔化得到铝熔液，所述铝锭在700℃-720℃下熔化得到铝熔液；向所述铝熔液中加入铝镁合金、铝硅合金、Al-Cu中间合金、Al-Sc中间合金和Al-B中间合金得到铝合金熔液；
向所述铝合金熔液中加入精炼剂，并对所述铝合金熔液依次进行搅拌、静置和扒渣；
在扒渣之后，将所述铝合金熔液进行浇注，得到铝合金锭；
将所述铝合金锭进行轧制成型和拉拔处理，然后进行人工时效处理，得到铝合金导线，其中：轧制成型的工艺参数包括：轧制成型温度为320℃-400℃，所述铝合金锭经过轧制成型得到铝合金杆，所述拉拔处理的工艺参数包括：拉拔处理温度为55℃-60℃，拉拔处理速率为9m/s-10m/s，以3%-4.5%的变形量进行拉制，所述人工时效处理的工艺参数包括：温度为230℃-310℃，时间为10h-20h。
2.如权利要求1所述的高强高导铝合金节能导线，其特征在于：所述Mg/Si质量比为1.20-1.40。
3.如权利要求2所述的高强高导铝合金节能导线，其特征在于：所述铝锭为纯度为99.0%-99.9%的工业纯铝，所述铝锭包括杂质元素Fe、Cr和Ti。
4.如权利要求3所述的高强高导铝合金节能导线，其特征在于：在700℃-720℃下向所述铝合金熔液中加入精炼剂；所述搅拌时间为10min-20min；所述静置的时间为25min-30min。
5.如权利要求4所述的高强高导铝合金节能导线，其特征在于：所述精炼剂包括气体精炼剂和/或液体精炼剂。
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Citations (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN105803276A (zh) * | 2016-03-24 | 2016-07-27 | 全球能源互联网研究院 | 一种导电单丝 |
| CN106435288A (zh) * | 2016-11-29 | 2017-02-22 | 安徽双诚电线电缆有限公司 | 一种高强度高导电汽车电线用铝合金导体及制备方法 |
| CN109923227A (zh) * | 2016-10-31 | 2019-06-21 | 住友电气工业株式会社 | 铝合金线、铝合金绞合线、包覆电线以及带端子电线 |
| CN110735069A (zh) * | 2019-11-19 | 2020-01-31 | 国网河南省电力公司电力科学研究院 | 高导电率中强全铝合金节能导线及其制备方法 |
| CN112646988A (zh) * | 2020-12-07 | 2021-04-13 | 中铝材料应用研究院有限公司 | 一种高导电率耐热铝合金杆的制备方法 |
| CN114231803A (zh) * | 2021-12-23 | 2022-03-25 | 江苏中天科技股份有限公司 | 一种新型高强高导铝合金单丝及其制备方法 |
| CN114875282A (zh) * | 2022-05-24 | 2022-08-09 | 国网智能电网研究院有限公司 | 一种高强度铝合金单丝材料及其制备方法和应用 |
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Patent Citations (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN105803276A (zh) * | 2016-03-24 | 2016-07-27 | 全球能源互联网研究院 | 一种导电单丝 |
| CN109923227A (zh) * | 2016-10-31 | 2019-06-21 | 住友电气工业株式会社 | 铝合金线、铝合金绞合线、包覆电线以及带端子电线 |
| CN106435288A (zh) * | 2016-11-29 | 2017-02-22 | 安徽双诚电线电缆有限公司 | 一种高强度高导电汽车电线用铝合金导体及制备方法 |
| CN110735069A (zh) * | 2019-11-19 | 2020-01-31 | 国网河南省电力公司电力科学研究院 | 高导电率中强全铝合金节能导线及其制备方法 |
| CN112646988A (zh) * | 2020-12-07 | 2021-04-13 | 中铝材料应用研究院有限公司 | 一种高导电率耐热铝合金杆的制备方法 |
| CN114231803A (zh) * | 2021-12-23 | 2022-03-25 | 江苏中天科技股份有限公司 | 一种新型高强高导铝合金单丝及其制备方法 |
| CN114875282A (zh) * | 2022-05-24 | 2022-08-09 | 国网智能电网研究院有限公司 | 一种高强度铝合金单丝材料及其制备方法和应用 |
Non-Patent Citations (1)
| Title |
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| 变形量和热处理对6060铝合金力学性能和导电率的影响;宋竹满等;材料热处理学报;36(01);42-43 * |
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