CN115852209A - 一种石墨烯改性铝合金线及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种石墨烯改性铝合金线及其制备方法，所述石墨烯改性铝合金线，以其化学成分按照重量百分数计，所述石墨烯改性铝合金线包括以下组分：Fe 0.05‑0.12％，Si 0.03‑0.08％，Er 0.12‑0.35％，C 0.10‑1.0％，余量为Al。本发明提供的铝合金线兼具导电性高、强度高的性能特点，可广泛应用于架空输配电线路，也可用于大距、大落差的高海拔地区的架空输电线路，从而大幅降低架空输配电线路损耗，助力“双碳”目标实现，同时提升线路运行安全可靠性。
Description
技术领域
本发明属于架空输电线路架空导线制备技术领域，具体涉及一种石墨烯改性铝合金线及其制备方法。
背景技术
目前，平均年输电线路损耗率较高，相当于三峡电站全年发电量的4倍，其中导线的电阻损耗占比超过80％。而导电率提升1％IACS，每公里线路年节能1000-2500千瓦时，仅125万公里高压线路年省电20亿千瓦时。因此开发和应用代替传统钢芯铝绞线的节能导线显得尤为迫切。
现有技术中，铝合金材料包括型号为LHA3的节能铝合金材料和型号为JLHA3的节能铝合金导线。其中，JLHA3节能铝合金导线为时效铝合金，是通过加入Fe、Mg、Si等合金元素，冷加工硬化和时效热处理的方法使得绞合后的导线单丝导电率不低于58.5％IACS，抗张强度不低于230MPa，伸长率不低于3.5％的指标。由于该导线具备优异的节能效果和低弧垂特性，随后节能铝合金导线在主网上得到了广泛应用。
目前，中强度铝合金线材生产过程较为复杂，主要包括熔炼、精炼和连铸连轧方式获得合金杆材，这种杆材再经过拉丝、时效处理，最终获得符合机械、电气性能要求的中强度铝合金线，在保证抗拉强度、伸长率等力学性能的前提下，现有的中强度铝合金线的导电率普遍为58.5％IACS，实际应用中输电线损依然较大。为了使节能导线输电损耗更低，本领域技术人员研制了电导率达59.2％IACS的铝合金导线，但由于导电率提升幅值较小，推广价值依然有限。
因此，如何在保证力学性能的前提下大幅提高铝合金导线的导电性能，是目前生产铝合金导线亟待解决的问题，于是，越来越多的研究者开始致力于铝合金线配方和生产工艺的研究。
发明内容
针对现有技术存在的不足，本发明的目的在于提供一种石墨烯改性铝合金线及其制备方法。本发明提供的铝合金线兼具导电性高、强度高的性能特点，可广泛应用于架空输配电线路，也可用于大距、大落差的高海拔地区的架空输电线路，从而大幅降低架空输配电线路损耗，助力“双碳”目标实现，同时提升线路运行安全可靠性。
为达此目的，本发明采用以下技术方案：
第一方面，本发明提供了一种石墨烯改性铝合金线，其化学成分按照重量百分数计，所述石墨烯改性铝合金线包括以下组分：Fe 0.05-0.12％，Si0.03-0.08％，Er 0.12-0.35％，C 0.10-1.0％，余量为Al。
本发明提供的石墨烯改性铝合金线兼具导电性高、强度高的性能特点，可广泛应用于架空输配电线路，也可用于大距、大落差的高海拔地区的架空输电线路，从而大幅降低架空输配电线路损耗，助力“双碳”目标实现，同时提升线路运行安全可靠性。
本发明所述石墨烯改性铝合金线中Si元素能提高合金熔融态的流动性，但过量的Si会降低该材料的塑性；Fe元素既可以起到强化作用，还可以与Al形成高密度尺寸细小的Al-Fe相以提高该合金强度；Er元素使铝合金成分过冷增大，细化晶粒，促使Al4C3针状相球化，同时可减少合金中的其他金属夹杂，从而提高铝合金的强度以及导电性；C元素(石墨烯)可以显著增加铝材料的强度，同时对导电率影响较小。
优选地，所述石墨烯改性铝合金线的导电率为61～63％，例如可以是61％、61.4％、61.8％、62.2％、62.6％或63％，但不限于所列举的数值，数值范围内其他未被列举的数值同样适用。
优选地，所述石墨烯改性铝合金线的抗拉强度为245～256MPa，例如可以是245MPa、247MPa、249MPa、251MPa、253MPa或256MPa，但不限于所列举的数值，数值范围内其他未被列举的数值同样适用。
优选地，所述石墨烯改性铝合金线的直径为2.0～4.5mm，例如可以是2.0mm、2.5mm、3mm、3.5mm、4mm、4.5mm，但不限于所列举的数值，数值范围内其他未被列举的数值同样适用。
第二方面，本发明提供了一种如第一方面提供的石墨烯改性铝合金线的制备方法，所述制备方法包括如下步骤：
(1)惰性气体气氛下，混合铝锭和铝铒合金锭，熔炼、搅拌后得到铝熔液；
(2)混合精炼剂以及步骤(1)所得铝熔液进行精炼除杂、静置，然后混合石墨烯铝块，搅拌后得到铝石墨烯混合熔液；
(3)连续铸造步骤(2)所得铝石墨烯混合熔液，得到石墨烯改性铝合金锭坯；
(4)对步骤(3)所得石墨烯改性铝合金锭坯依次进行连续轧制、淬火、收线以及拉丝后得到所述石墨烯改性铝合金线。
作为本发明的优选技术方案，步骤(1)所述惰性气体包括氮气、氦气、氩气或氦气中的任意一种或至少两种的组合，典型但非限制性的组合包括氮气和氦气的组合，氮气和氩气的组合，氮气和氖气的组合，或氦气、氩气和氖气的组合。
本发明在铝熔炼过程中采用惰性气体保护熔炼，熔炼炉中流出的铝合金液经氮气保护下直接送入浇铸机，防止铝液被氧化产生三氧化二铝杂质，同时防止石墨烯被氧化，避免新的杂质引入到铝熔体中。
优选地，步骤(1)所述铝锭中铝的含量大于99.85wt％，例如可以是99.85wt％、99.9wt％或99.95wt％，但不限于所列举的数值，数值范围内其他未被列举的数值同样适用。
优选地，步骤(1)所述铝铒合金锭中铒的含量为9.5～10.5wt％，例如可以是9.5wt％、9.7wt％、9.9wt％、10.1wt％、10.3wt％或10.5wt％，但不限于所列举的数值，数值范围内其他未被列举的数值同样适用。
优选地，步骤(1)所述铝锭和铝铒合金锭的质量比为(8.5～9.5):1，例如可以是8.5:1、8.7:1、8.9:1、9.1:1、9.3:1或9.5:1，但不限于所列举的数值，数值范围内其他未被列举的数值同样适用。
优选地，步骤(1)所述熔炼后铝熔液的温度为720～730℃，例如可以是720℃、722℃、724℃、726℃、728℃或730℃，但不限于所列举的数值，数值范围内其他未被列举的数值同样适用。
优选地，步骤(1)所述熔炼后铝熔液的保温时间为40～60min，例如可以是40min、44min、48min、52min、56min或60min，但不限于所列举的数值，数值范围内其他未被列举的数值同样适用。
优选地，步骤(1)所述搅拌包括永磁搅拌。
优选地，步骤(1)所述搅拌的时间为2～5min，例如可以是2min、2.5min、3min、3.5min、4min、4.5min或5min，但不限于所列举的数值，数值范围内其他未被列举的数值同样适用。
优选地，步骤(2)所述混合精炼剂与铝熔液的方法为：通过惰性气体将精炼剂吹入铝熔液中。
优选地，所述精炼剂的吹入温度为710～730℃，例如可以是710℃、714℃、718℃、722℃、726℃或730℃，但不限于所列举的数值，数值范围内其他未被列举的数值同样适用。
优选地，所述精炼剂与铝熔液的质量比为(1～3):1000，例如可以是1:1000、1.5:1000、2:1000、2.5:1000或3:1000但不限于所列举的数值，数值范围内其他未被列举的数值同样适用。
优选地，步骤(2)所述精炼除杂的时间为5～8min，例如可以是5min、5.5min、6min、6.5min、7min、7.5min或8min，但不限于所列举的数值，数值范围内其他未被列举的数值同样适用。
优选地，步骤(2)所述静置的温度为710～730℃，例如可以是710℃、714℃、718℃、722℃、726℃或730℃，但不限于所列举的数值，数值范围内其他未被列举的数值同样适用。
优选地，步骤(2)所述静置的时间为10～15min，例如可以是10min、11min、12min、13min、14min后15min，但不限于所列举的数值，数值范围内其他未被列举的数值同样适用。
优选地，步骤(2)所述混合石墨烯铝块的方法为：在反应设备内将石墨烯铝块随惰性气体吹入铝熔液中。
本发明所述混合石墨烯的方法具体为：将石墨烯铝块在惰性气体保护中从铝液底部上下左右中间五个方向同时加入块状石墨烯铝混合物，并可持续加入块状混合物，加入后采用永磁搅拌方式持续搅拌，实现石墨烯和铝熔液均匀混合，同时实现石墨烯加入过程和浇铸过程同时进行，有效避免了混合物在高温下扩散后，石墨烯漂浮在铝熔体表面造成的添加量不足问题。
优选地，所述石墨烯铝块的吹入速率为0.5～5kg/min，例如可以是0.5kg/min、1kg/min、2kg/min、3kg/min、4kg/min或5kg/min，但不限于所列举的数值，数值范围内其他未被列举的数值同样适用。
优选地，所述石墨烯铝块与铝熔液的质量比为1:(20～30)，例如可以是1:20、1:22、1:24、1:26、1:28或1:30，但不限于所列举的数值，数值范围内其他未被列举的数值同样适用。
优选地，步骤(2)所述搅拌包括永磁搅拌。
优选地，步骤(2)所述搅拌的转速为120～180r/min，例如可以是120r/min、130r/min、140r/min、150r/min、160r/min、170r/min或180r/min，但不限于所列举的数值，数值范围内其他未被列举的数值同样适用。
优选地，步骤(2)所述石墨烯铝块中石墨烯的含量为1～5wt％，例如可以是1wt％、2wt％、3wt％、4wt％或5wt％，但不限于所列举的数值，数值范围内其他未被列举的数值同样适用。
优选地，所述石墨烯铝块为圆柱形石墨烯铝块。
优选地，所述石墨烯铝块的直径为10～15mm，例如可以是10mm、11mm、12mm、13mm、14mm或15mm，但不限于所列举的数值，数值范围内其他未被列举的数值同样适用。
优选地，所述石墨烯铝块的高度为5～10mm，例如可以是5mm、6mm、7mm、8mm、9mm或10mm，但不限于所列举的数值，数值范围内其他未被列举的数值同样适用。
优选地，步骤(3)所述连续铸造的方式包括水平浇铸。
优选地，步骤(4)所述连续轧制的温度为450～500℃。，例如可以是450℃、460℃、470℃、480℃、490℃或500℃，但不限于所列举的数值，数值范围内其他未被列举的数值同样适用。
进一步地，本发明步骤(4)所述连续轧制采用的轧制系统是由粗轧机和精轧机串联组成，粗轧机进行高压缩比轧制，有利于细化晶粒，提高产品质量；精轧机以低圧缩比轧制，可以更高的控制圆杆的几何形状；轧制工序能耗相对较低，粗轧机和精轧机的产能可以得到最大限度发挥、轧制效率大大提高，可以稳定生产高导电率石墨烯改性铝合金杆。
优选地，步骤(4)所述淬火的温度为22～28℃，例如可以是22℃、23℃、24℃、25℃、26℃、27℃或28℃，但不限于所列举的数值，数值范围内其他未被列举的数值同样适用。
优选地，步骤(4)所述淬火的压力为300～400kPa，例如可以是300kPa、320kPa、340kPa、360kPa、380kPa或400kPa，但不限于所列举的数值，数值范围内其他未被列举的数值同样适用。
优选地，步骤(4)所述收线过程中铝合金杆的温度为25～35℃，例如可以是25℃、27℃、29℃、31℃、33℃或35℃，但不限于所列举的数值，数值范围内其他未被列举的数值同样适用。
进一步的，本发明步骤(4)所述收线采用盘式收线装置，高低盘自动切换，最大程度的满足了不减速连续生产，进一步提高了生产效率。本发明步骤(4)所述收线过程中每盘铝合金杆的重量为1990～2010kg。
优选地，步骤(4)所述拉丝的速率为8～10m/s，例如可以是8m/s、8.5m/s、9m/s、9.5m/s或10m/s，但不限于所列举的数值，数值范围内其他未被列举的数值同样适用。
作为本发明的优选技术方案，所述石墨烯改性铝合金线的制备方法包括如下步骤：
(1)惰性气体气氛下，以(8.5～9.5):1的质量比混合铝锭和铝铒合金锭，720～730℃下熔炼、保温40～60min，永磁搅拌2～5min后得到铝熔液；
其中，所述铝锭中铝的含量大于99.85wt％，铝铒合金锭中铒的含量为9.5～10.5wt％；
(2)710～730℃下通过惰性气体将精炼剂吹入铝熔液中进行精炼除杂5～8min，而后在710～730℃下静置10～15min；
而后，在反应设备内以0.5～5kg/min的吹入速率将石墨烯铝块随惰性气体吹入铝熔液中，在120～180r/min的转速下永磁搅拌后得到铝石墨烯混合熔液；
其中，精炼剂与铝熔液的质量比为(1～3):1000；所述石墨烯铝块与铝熔液的质量比为1:(20～30)；
所述石墨烯铝块为直径为10～15mm、高度为5～10mm的圆柱形石墨烯铝块，其中石墨烯的含量为1～5wt％；
(3)采用水平浇铸的方式连续铸造步骤(2)所得铝石墨烯混合熔液，得到石墨烯改性铝合金锭坯；
(4)对步骤(3)所得石墨烯改性铝合金锭坯在450～500℃下进行连续轧制，而后在22～28℃、300～400kPa下进行淬火，收线，以8～10m/s的速率拉丝后得到所述石墨烯改性铝合金线。
本发明所述的数值范围不仅包括上述例举的点值，还包括没有例举出的上述数值范围之间的任意的点值，限于篇幅及出于简明的考虑，本发明不再穷尽列举所述范围包括的具体点值。
与现有技术相比，本发明的有益效果为：
(1)本发明提供的石墨烯改性铝合金线具有导电性高、强度高的优异性能特点，该铝合金导线既可应用于常规的架空输电线路，也可用于大档距、大落差的高海拔地区，具有显著的经济效益；
(2)本发明在原有Al、Si和Fe组成的合金基础上加入了铒元素和石墨烯，铒元素会与铝形成Al3Er相，促使Al4C3针状相球化，成为结晶时的非自发核心，细化晶粒，提高合金的强度；铒元素可以使铝合金成分过冷增大，细化晶粒，减少合金中的气体和夹杂，提高铝合金的强度以及导电性。经过大量试验表明，石墨烯能显著增大铝材料的强度，同时对铝材料的导电率影响最小；
(3)本发明提供的所述石墨烯改性铝合金线在制备过程中采用的反应设备(熔炼炉)内设置有永磁搅拌装置，使铝液搅拌充分，保证铒元素分布更加均匀；石墨烯/铝混合物加入后，采用永磁搅拌的方式搅动铝液，使石墨烯均匀分散于铝液内，确保铝合金杆及后续拉制的石墨烯改性铝合金线性能更加均匀稳定。
具体实施方式
下面通过具体实施方式来进一步说明本发明的技术方案。本领域技术人员应该明了，所述实施例仅仅是帮助理解本发明，不应视为对本发明的具体限制。
实施例1
本实施例提供了一种平均直径为4.5mm的石墨烯改性铝合金线，其化学成分按照重量百分数计，所述石墨烯改性铝合金线包括以下组分：Fe 0.08％，Si0.06％，Er 0.22％，C 0.55％，余量为Al。
所述石墨烯改性铝合金线的制备方法包括如下步骤：
(1)氮气气体气氛下，以1000:22的质量比混合铝锭和铝铒合金锭，725℃下熔炼、永磁搅拌3min后得到铝熔液；
其中，所述铝锭中铝的含量为99.99wt％，铝铒合金锭中铒的含量为10.0wt％；
(2)720℃下通过惰性气体将精炼剂吹入铝熔液中进行精炼除杂6min，而后在720℃下静置12min；
而后，在反应设备内以4.5kg/min的吹入速率将石墨烯铝块随惰性气体吹入铝熔液中，在150r/min的转速下永磁搅拌后得到铝石墨烯混合熔液；
其中，精炼剂与铝熔液的质量比为2:1000；所述石墨烯铝块与铝熔液的质量比为25:100；
所述石墨烯铝块为直径为12mm、高度为8mm的圆柱形石墨烯铝块，其中石墨烯的含量为4wt％；
(3)采用水平浇铸的方式连续铸造步骤(2)所得铝石墨烯混合熔液，得到石墨烯改性铝合金锭坯；
(4)对步骤(3)所得石墨烯改性铝合金锭坯在480℃下进行连续轧制，而后在25℃、350kPa下进行淬火，收线，以9m/s的速率拉丝后得到所述石墨烯改性铝合金线。
实施例2
本实施例提供了一种平均直径为2mm的石墨烯改性铝合金线，其化学成分按照重量百分数计，所述石墨烯改性铝合金线包括以下组分：Fe 0.05％，Si0.03％，Er 0.12％，C0.10％，余量为Al。
所述石墨烯改性铝合金线的制备方法包括如下步骤：
(1)惰性气体气氛下，以1000:12的质量比混合铝锭和铝铒合金锭，720℃下熔炼、永磁搅拌5min后得到铝熔液；
其中，所述铝锭中铝的含量为99.9wt％，铝铒合金锭中铒的含量为9.5wt％；
(2)710℃下通过惰性气体将精炼剂吹入铝熔液中进行精炼除杂8min，而后在710℃下静置15min；
而后，在反应设备内以0.5kg/min的吹入速率将石墨烯铝块随惰性气体吹入铝熔液中，在120～180r/min的转速下永磁搅拌后得到铝石墨烯混合熔液；
其中，精炼剂与铝熔液的质量比为1:1000；所述石墨烯铝块与铝熔液的质量比为20:1000；
所述石墨烯铝块为直径为10mm、高度为5mm的圆柱形石墨烯铝块，其中石墨烯的含量为5wt％；
(3)采用水平浇铸的方式连续铸造步骤(2)所得铝石墨烯混合熔液，得到石墨烯改性铝合金锭坯；
(4)对步骤(3)所得石墨烯改性铝合金锭坯在450℃下进行连续轧制，而后在22℃、400kPa下进行淬火，收线，以8m/s的速率拉丝后得到所述石墨烯改性铝合金线。
实施例3
本实施例提供了一种平均直径为3.5mm的石墨烯改性铝合金线，其化学成分按照重量百分数计，所述石墨烯改性铝合金线包括以下组分：Fe 0.12％，Si0.08％，Er 0.35％，C 1.0％，余量为Al。
所述石墨烯改性铝合金线的制备方法包括如下步骤：
(1)氮气气体气氛下，以1000:35的质量比混合铝锭和铝铒合金锭，730℃下熔炼、永磁搅拌2min后得到铝熔液；
其中，所述铝锭中铝的含量为99.89wt％，铝铒合金锭中铒的含量为10.5wt％；
(2)730℃下通过惰性气体将精炼剂吹入铝熔液中进行精炼除杂5min，而后在730℃下静置10min；
而后，在反应设备内以3.5kg/km的吹入速率将石墨烯铝块随惰性气体吹入铝熔液中，在180r/min的转速下永磁搅拌后得到铝石墨烯混合熔液；
其中，精炼剂与铝熔液的质量比为3:1000；所述石墨烯铝块与铝熔液的质量比为30:1000；
所述石墨烯铝块为直径为15mm、高度为10mm的圆柱形石墨烯铝块，其中石墨烯的含量为5wt％；
(3)采用水平浇铸的方式连续铸造步骤(2)所得铝石墨烯混合熔液，得到石墨烯改性铝合金锭坯；
(4)对步骤(3)所得石墨烯改性铝合金锭坯在500℃下进行连续轧制，而后在28℃、300kPa下进行淬火，收线，以10m/s的速率拉丝后得到所述石墨烯改性铝合金线。
实施例4
本实施例提供了一种石墨烯改性铝合金线，所述石墨烯改性铝合金线的化学成分含量与实施例1相同。
本实施例所述石墨烯改性铝合金线的制备方法与实施例1的区别仅在于：本实施例将步骤(1)所述氮气气体气氛更改为空气。
实施例5
本实施例提供了一种石墨烯改性铝合金线，所述石墨烯改性铝合金线的化学成分含量与实施例1相同。
本实施例所述石墨烯改性铝合金线的制备方法与实施例1的区别仅在于：本实施例将步骤(2)所述石墨烯铝块的吹入速率更改为6kg/min。
实施例6
本实施例提供了一种石墨烯改性铝合金线，所述石墨烯改性铝合金线的化学成分含量与实施例1相同。
本实施例所述石墨烯改性铝合金线的制备方法与实施例1的区别仅在于：本实施例将步骤(2)所述石墨烯铝块的吹入速率更改为0.35kg/min。
对比例1
本对比例提供了一种平均直径为4.5mm的石墨烯改性铝合金线，其化学成分按照重量百分数计，所述石墨烯改性铝合金线包括以下组分：Fe 0.04％，Si0.02％，Er 0.10％，C 0.08％，余量为Al。
本对比例所述石墨烯改性铝合金线的制备方法与实施例1相同。
对比例2
本对比例提供了一种平均直径为3.5mm的石墨烯改性铝合金线，其化学成分按照重量百分数计，所述石墨烯改性铝合金线包括以下组分：Fe 0.15％，Si0.10％，Er 0.40％，C 1.2％，余量为Al。
本对比例所述石墨烯改性铝合金线的制备方法与实施例1相同。
对比例3
本对比例提供了一种平均直径为4.5mm的石墨烯改性铝合金线，其化学成分按照重量百分数计与实施例1的区别仅在于：本对比例将Fe的含量更改为了1.5％。
本对比例所述石墨烯改性铝合金线的制备方法与实施例1相同。
对比例4
本对比例提供了一种平均直径为4.5mm的石墨烯改性铝合金线，其化学成分按照重量百分数计与实施例1的区别仅在于：本对比例将Er的含量更改为了0％。
本对比例所述石墨烯改性铝合金线的制备方法与实施例1的区别仅在于：本对比例省略了步骤(1)所述的铝铒合金锭。
对比例5
本对比例提供了一种平均直径为4.5mm的石墨烯改性铝合金线，其化学成分按照重量百分数计与实施例1的区别仅在于：本对比例将C的含量更改为了0％。
本对比例所述石墨烯改性铝合金线的制备方法与实施例1的区别仅在于：本对比例省略了步骤(2)所述吹入石墨烯铝块的过程。
性能检测：
对实施例1-6以及对比例1-5提供的铝合金线进行导电率以及抗拉强度检测，其测试结果如表1所示。
表1
| 序号 | 导电率/％ | 抗拉强度/MPa |
| 实施例1 | 61.2 | 248.5 |
| 实施例2 | 61.8 | 245.7 |
| 实施例3 | 61.1 | 255.6 |
| 实施例4 | 62.2 | 182.9 |
| 实施例5 | 61.5 | 215.3 |
| 实施例6 | 61.8 | 225.9 |
| 对比例1 | 62.3 | 179.5 |
| 对比例2 | 59.8 | 268.5 |
| 对比例3 | 57.1 | 289.5 |
| 对比例4 | 60.7 | 233.1 |
| 对比例5 | 61.7 | 211.5 |
综上所述，本发明提供的铝合金线兼具导电性高、强度高的性能特点，可广泛应用于架空输配电线路，也可用于大距、大落差的高海拔地区的架空输电线路，从而大幅降低架空输配电线路损耗，助力“双碳”目标实现，同时提升线路运行安全可靠性。
以上所述的具体实施例，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施例而已，并不用于限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种石墨烯改性铝合金线，其特征在于，其化学成分按照重量百分数计，所述石墨烯改性铝合金线包括以下组分：Fe 0.05-0.12％，Si 0.03-0.08％，Er0.12-0.35％，C 0.10-1.0％，余量为Al。
2.根据权利要求1所述的石墨烯改性铝合金线，其特征在于，所述石墨烯改性铝合金线的导电率为61～63％，
优选地，所述石墨烯改性铝合金线的抗拉强度为245～256MPa；
优选地，所述石墨烯改性铝合金线的平均直径为2.0～4.5mm。
3.一种如权利要求或2所述石墨烯改性铝合金线的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括如下步骤：
(1)惰性气体气氛下，混合铝锭和铝铒合金锭，熔炼、搅拌后得到铝熔液；
(2)混合精炼剂以及步骤(1)所得铝熔液进行精炼除杂、静置，然后混合石墨烯铝块，搅拌后得到铝石墨烯混合熔液；
(3)连续铸造步骤(2)所得铝石墨烯混合熔液，得到石墨烯改性铝合金锭坯；
(4)对步骤(3)所得石墨烯改性铝合金锭坯依次进行连续轧制、淬火、收线以及拉丝后得到所述石墨烯改性铝合金线。
4.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，步骤(1)所述惰性气体包括氮气、氦气、氩气或氦气中的任意一种或至少两种的组合；
优选地，步骤(1)所述铝锭中铝的含量大于99.85wt％；
优选地，步骤(1)所述铝铒合金锭中铒的含量为9.5～10.5wt％；
优选地，步骤(1)所述铝锭和铝铒合金锭的质量比为(8.5～9.5):1。
5.根据权利要求3或4所述的制备方法，其特征在于，步骤(1)所述熔炼后铝液的温度为720～730℃；
优选地，步骤(1)所述熔炼后铝熔液的保温时间为40～60min；
优选地，步骤(1)所述搅拌包括永磁搅拌；
优选地，步骤(1)所述搅拌的时间为2～5min。
6.根据权利要求3-5任一项所述的制备方法，其特征在于，步骤(2)所述混合精炼剂与铝熔液的方法为：通过惰性气体将精炼剂吹入铝熔液中；
优选地，所述精炼剂的吹入温度为710～730℃；
优选地，所述精炼剂与铝熔液的质量比为(1～3):1000；
优选地，步骤(2)所述精炼除杂的时间为5～8min；
优选地，步骤(2)所述静置的温度为710～730℃；
优选地，步骤(2)所述静置的时间为10～15min。
7.根据权利要求3-6任一项所述的制备方法，其特征在于，步骤(2)所述混合石墨烯铝块的方法为：在反应设备内将石墨烯铝块随惰性气体吹入铝熔液中；
优选地，所述石墨烯铝块的吹入速率为0.5～5kg/min；
优选地，所述石墨烯铝块与铝熔液的质量比为1:(20～30)；
优选地，步骤(2)所述搅拌包括永磁搅拌；
优选地，步骤(2)所述搅拌的转速为120～180r/min。
8.根据权利要求3-7任一项所述的制备方法，其特征在于，步骤(2)所述石墨烯铝块中石墨烯的含量为1～5wt％；
优选地，所述石墨烯铝块为圆柱形石墨烯铝块；
优选地，所述石墨烯铝块的直径为10～15mm；
优选地，所述石墨烯铝块的高度为5～10mm。
9.根据权利要求3-8任一项所述的制备方法，其特征在于，步骤(3)所述连续铸造的方式包括水平浇铸；
优选地，步骤(4)所述连续轧制的温度为450～500℃；
优选地，步骤(4)所述淬火的温度为22～28℃；
优选地，步骤(4)所述淬火的压力为300～400kPa；
优选地，步骤(4)所述收线过程中铝合金杆的温度为25～35℃；
优选地，步骤(4)所述拉丝的速率为8～10m/s。
10.根据权利要求3-9任一项所述的制备方法，其特征在于，所述石墨烯改性铝合金线的制备方法包括如下步骤：
(1)惰性气体气氛下，以(8.5～9.5):1的质量比混合铝锭和铝铒合金锭，720～730℃下熔炼、保温40～60min，永磁搅拌2～5min后得到铝熔液；
其中，所述铝锭中铝的含量大于99.85wt％，铝铒合金锭中铒的含量为9.5～10.5wt％；
(2)710～730℃下通过惰性气体将精炼剂吹入铝熔液中进行精炼除杂5～8min，而后在710～730℃下静置10～15min；
而后，在反应设备内以0.5～5kg/min的吹入速率将石墨烯铝块随惰性气体吹入铝熔液中，在120～180r/min的转速下永磁搅拌后得到铝石墨烯混合熔液；
其中，精炼剂与铝熔液的质量比为(1～3):1000；所述石墨烯铝块与铝熔液的质量比为1:(20～30)；
所述石墨烯铝块为直径为10～15mm、高度为5～10mm的圆柱形石墨烯铝块，其中石墨烯的含量为1～5wt％；
(3)采用水平浇铸的方式连续铸造步骤(2)所得铝石墨烯混合熔液，得到石墨烯改性铝合金锭坯；
(4)对步骤(3)所得石墨烯改性铝合金锭坯在450～500℃下进行连续轧制，而后在22～28℃、300～400kPa下进行淬火，收线，以8～10m/s的速率拉丝后得到所述石墨烯改性铝合金线。
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