CN117004849A - 一种低成本高性能铝合金单丝及其制备方法 - Google Patents

一种低成本高性能铝合金单丝及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明提供了一种低成本高性能铝合金单丝及其制备方法。以该铝合金单丝的总重量为100％计，其包括以下元素组成：Fe 0.8‑1.5％，Si≤0.05％，余量为Al和不可避免的杂质元素。该铝合金单丝的制备方法包括以下步骤：按照该铝合金单丝的元素组成及重量百分比，将原料至少进行熔炼、精炼、超声处理、连铸连轧、杆材拉拔，制备得到该铝合金单丝。本发明提供的铝合金单丝是一种低成本、高导电率、中强度的铝合金单丝，该铝合金单丝强度≥280MPa、导电率≥59％IACS、伸长率≥3％，其制备工艺路线可以满足企业批量生产的要求。

Description

一种低成本高性能铝合金单丝及其制备方法
技术领域
本发明涉及一种低成本高性能铝合金单丝及其制备方法，属于铝合金技术领域。
背景技术
架空输电线路主要是由普通钢芯铝绞线组成，电能损耗较大。使用节能导线代替钢芯铝绞线大幅降低输电线路的电能损耗，成为架空输电领域重要的发展趋势。目前，导电率58.5％IACS的高导电铝合金导线的强度只有230-250MPa，导线拉断力不足。众所周知，铝镁硅合金的强度、伸长率和导电率是相互制约的，当提高强度后往往会使合金的伸长率和导电率明显下降，目前的铝镁硅合金及常规工艺路线难以实现综合性能的大幅提升，且面临生产成本较高的问题。
在现有技术中，中强度铝镁硅合金线的工艺路线一般为熔炼→连铸连轧→拉拔→时效处理，合金材料的成本和能耗较高，合金单丝的综合性能难以进一步突破。CN103996427A公开了一种非热处理中强度铝合金导线及其生产工艺，该铝合金导线是以Fe元素为主的合金，且合金中还含有Mg、Cu、稀土元素等，该铝合金导线的制备工艺比较复杂，需要进行长时间退火处理，同样存在成本较高的缺点。
因此，研发出一种低成本高性能铝合金单丝及其制备方法，仍然是本领域亟待解决的问题之一。
发明内容
为解决上述技术问题，本发明的目的在于提供一种低成本高性能铝合金单丝及其制备方法。本发明提供的铝合金单丝是一种高导电率、中强度铝合金单丝，并且该铝合金单丝的生产成本和能耗较低。
为了实现上述目的，本发明第一方面提供了一种低成本高性能铝合金单丝，以所述低成本高性能铝合金单丝的总重量为100％计，其包括以下元素组成：Fe 0.8-1.5％，Si≤0.05％，余量为Al和不可避免的杂质元素。
在上述的低成本高性能铝合金单丝中，优选地，以所述低成本高性能铝合金单丝的总重量为100％计，其元素组成中的每种杂质元素的含量均≤0.005％，杂质元素的总含量≤0.02％。
根据本发明的具体实施方式，优选地，所述低成本高性能铝合金单丝是通过至少以下步骤制备得到的：按照所述低成本高性能铝合金单丝的元素组成及重量百分比，将原料至少进行熔炼、精炼、超声处理、连铸连轧、杆材拉拔，制备得到所述的低成本高性能铝合金单丝；
其中，所述超声处理包括：对精炼后的熔体进行在线超声处理，超声波功率为2-5Kw，频率为1.8-2.5KHz；
所述连铸连轧包括：经超声处理后的熔体浇入轮式结晶器内进行连续铸造，形成铸坯，铸坯进入连轧机组中进行连续轧制，在轧制前采用中频加热装置对铸坯进行加热，控制入轧温度为530-550℃，调整乳化液预热温度在40-60℃，乳化液流量为120-180L/min，终轧温度在350℃以上，轧制后得到铝合金杆材。
在上述的低成本高性能铝合金单丝中，优选地，在所述低成本高性能铝合金单丝的制备步骤中，所采用的原料包括铝锭和铁剂等。
在上述的低成本高性能铝合金单丝中，优选地，在所述低成本高性能铝合金单丝的制备步骤中，所述熔炼包括：按照所述低成本高性能铝合金单丝的元素组成及重量百分比，向熔炼炉中加入铝锭和铁剂，加热熔化，充分搅拌。
在上述的低成本高性能铝合金单丝中，优选地，在所述低成本高性能铝合金单丝的制备步骤中，所述精炼包括炉内精炼和在线精炼；
所述炉内精炼包括：将熔炼得到的熔体转注至倾动式保温炉，开启倾动式保温炉底部的电磁搅拌装置对熔体进行充分搅拌，调整熔体温度至730-750℃进行炉内精炼，时间为10-15分钟，然后将熔体表面浮渣彻底扒净，之后调整熔体的温度为720-730℃，静置30-40分钟；
所述在线精炼包括：浇铸开始后，对熔体进行在线除气和在线过滤；其中，在线除气采用旋转喷吹除气箱；在线过滤采用双级泡沫陶瓷过滤箱。
在上述的低成本高性能铝合金单丝中，优选地，在所述低成本高性能铝合金单丝的制备步骤中，经所述超声处理后的熔体中含有Al3Fe相和Al6Fe相。
在上述的低成本高性能铝合金单丝中，优选地，在所述低成本高性能铝合金单丝的制备步骤中，所述铸坯的晶粒平均尺寸小于50μm。
在上述的低成本高性能铝合金单丝中，优选地，在所述低成本高性能铝合金单丝的制备步骤中，所述连轧机组采用三辊轧机；更优选地，所述连轧机组采用15个机架的三辊轧机。
在上述的低成本高性能铝合金单丝中，优选地，在所述低成本高性能铝合金单丝的制备步骤中，所述铝合金杆材的直径为9-10mm。
本发明采用超声处理精炼后的熔体，通过空化效应在熔体中形成局部过冷区，促使大量Fe元素以细微Al3Fe和Al6Fe相析出，并在铸造过程中细化晶粒组织，铸坯的晶粒平均尺寸小于50μm，防止在合金中形成粗大针状的富铁相，改善合金塑性。并且，本发明使合金在整个轧制过程中保持较高温度，并在轧制后空冷收杆，利用余热促进合金中固溶状态的少量Fe元素析出。
在上述的低成本高性能铝合金单丝中，优选地，在所述低成本高性能铝合金单丝的制备步骤中，所述杆材拉拔包括：采用滑动式拉丝机对所述铝合金杆材进行拉拔，得到所述的低成本高性能铝合金单丝。
根据本发明的具体实施方式，优选地，所述低成本高性能铝合金单丝的直径为2.5-4mm。
根据本发明的具体实施方式，优选地，所述低成本高性能铝合金单丝强度≥280MPa、导电率≥59％IACS、伸长率≥3％。
本发明第二方面提供了一种上述的低成本高性能铝合金单丝的制备方法，其包括以下步骤：按照所述低成本高性能铝合金单丝的元素组成及重量百分比，将原料至少进行熔炼、精炼、超声处理、连铸连轧、杆材拉拔，制备得到所述的低成本高性能铝合金单丝；
其中，所述超声处理包括：对精炼后的熔体进行在线超声处理，超声波功率为2-5Kw，频率为1.8-2.5KHz；
所述连铸连轧包括：经超声处理后的熔体浇入轮式结晶器内进行连续铸造，形成铸坯，铸坯进入连轧机组中进行连续轧制，在轧制前采用中频加热装置对铸坯进行加热，控制入轧温度为530-550℃，调整乳化液预热温度在40-60℃，乳化液流量为120-180L/min，终轧温度在350℃以上，轧制后得到铝合金杆材。
在上述的制备方法中，优选地，所采用的原料包括铝锭和铁剂等。
在上述的制备方法中，优选地，所述熔炼包括：按照所述低成本高性能铝合金单丝的元素组成及重量百分比，向熔炼炉中加入铝锭和铁剂，加热熔化，充分搅拌。
在上述的制备方法中，优选地，所述精炼包括炉内精炼和在线精炼；
所述炉内精炼包括：将熔炼得到的熔体转注至倾动式保温炉，开启倾动式保温炉底部的电磁搅拌装置对熔体进行充分搅拌，调整熔体温度至730-750℃进行炉内精炼，时间为10-15分钟，然后将熔体表面浮渣彻底扒净，之后调整熔体的温度为720-730℃，静置30-40分钟；
所述在线精炼包括：浇铸开始后，对熔体进行在线除气和在线过滤；其中，在线除气采用旋转喷吹除气箱；在线过滤采用双级泡沫陶瓷过滤箱。
在本发明的一些具体实施方式中，优选地，所述旋转喷吹除气箱的除气介质为高纯氮气，石墨转子的转速为400-500r/min。经在线除气可使熔体中氢含量＜0.12ml/100g。
在本发明的一些具体实施方式中，优选地，所述双级泡沫陶瓷过滤箱的孔隙率为30/50PPI。所述双级泡沫陶瓷过滤箱包括两层泡沫陶瓷过滤板，第一层过滤板孔隙尺寸较大(30PPI)，主要过滤大尺寸夹杂，第二层过滤板孔隙尺寸较小(50PPI)，过滤小尺寸的夹杂，双级过滤具有过滤范围更广、过滤精度更高的优点。本发明采用孔隙率为30/50PPI的双级泡沫陶瓷过滤箱能够更好地去除熔体中5-10μm的夹杂颗粒，降低夹杂物对合金单丝伸长率的不利影响。
在上述的制备方法中，优选地，经所述超声处理后的熔体中含有Al3Fe相和Al6Fe相。
在上述的制备方法中，优选地，所述铸坯的晶粒平均尺寸小于50μm。
在上述的制备方法中，优选地，所述连轧机组采用三辊轧机；更优选地，所述连轧机组采用15个机架的三辊轧机。
在上述的制备方法中，优选地，所述铝合金杆材的直径为9-10mm。
根据本发明的具体实施方式，在所述连铸连轧的过程中，连续铸造和连续轧制所采用的设备均可以为现有技术中的设备，所采用的乳化液可以为铝合金连轧技术中常规的乳化液。
在上述的制备方法中，优选地，所述杆材拉拔包括：采用滑动式拉丝机对所述铝合金杆材进行拉拔，得到直径为2.5-4mm的铝合金单丝，即为所述的低成本高性能铝合金单丝。
本发明提供了一种低成本高性能铝合金单丝及其制备方法。本发明提供的铝合金单丝是一种低成本、高导电率、中强度的铝合金单丝，该铝合金单丝强度≥280MPa、导电率≥59％IACS、伸长率≥3％，其制备工艺路线可以满足企业批量生产的要求。
本发明的技术方案至少具有以下有益效果：
(1)本发明的合金元素组成中，除了Al元素之外，基本只含有Fe元素，因此合金材料的成本极低，并且Fe元素在基体中的固溶度很小，因而对合金的导电性能影响较小，可以使合金达到很高的导电率。
(2)本发明利用在线超声处理的方式，使大量Fe元素在熔体中形成亚微米级细小规则的Al3Fe和Al6Fe析出相，可以使合金获得很高的强度，并将其对塑性的不利影响降至最低；同时，细小的含铁相在凝固时产生极好的晶粒细化效应，使平均铸态晶粒尺寸小于50μm。
(3)本发明的铝合金单丝的制备工序简单，不需要进行长时间的时效处理，能耗低、生产效率高，且不需要额外添加晶粒细化剂，因而进一步降低了生产成本。
附图说明
图1为实施例1中的铸坯的铸态晶粒组织图。
具体实施方式
为了对本发明的技术特征、目的和有益效果有更加清楚的理解，现对本发明的技术方案进行以下详细说明，但不能理解为对本发明的可实施范围的限定。
根据本发明的具体实施方式，以重量百分比计，本发明提供的低成本高性能铝合金单丝包括以下元素组成：Fe 0.8-1.5％，Si≤0.05％，余量为Al和不可避免的杂质元素，且每种杂质元素的含量均≤0.005％，杂质元素的总含量≤0.02％。
根据本发明的具体实施方式，本发明提供的低成本高性能铝合金单丝的制备方法的流程为：
熔炼→炉内精炼→静置→浇铸→在线除气→在线过滤→超声处理→连铸连轧→杆材拉拔。
具体地，本发明提供的低成本高性能铝合金单丝的制备方法包括以下步骤：
(1)铝液熔炼
按照所述低成本高性能铝合金单丝的元素组成及重量百分比，向熔炼炉中加入纯度大于99.7％的铝锭、铁剂，加热熔化，将熔化后的铝液充分搅拌均匀；
(2)炉内精炼
将熔炼炉中的熔体转注至倾动式保温炉，开启倾动式保温炉底部的电磁搅拌装置对熔体进行充分搅拌，调整熔体温度至730-750℃进行炉内精炼，时间为10-15分钟，然后将熔体表面浮渣彻底扒净，之后调整熔体的温度为720-730℃，静置30-40分钟；
(3)在线精炼
浇铸开始后，对熔体进行在线除气和在线过滤，在线除气采用旋转喷吹除气箱，以高纯氮气为除气介质，石墨转子转速为400-500r/min；在线过滤采用孔隙率为30/50PPI的双级泡沫陶瓷过滤箱，以去除熔体中5-10μm的夹杂颗粒，降低夹杂物对合金单丝伸长率的不利影响；
(4)超声处理
在流槽中对精炼后的熔体进行在线超声处理，超声波功率为2-5Kw，频率为1.8-2.5KHz，通过空化效应在熔体中形成局部过冷区，促使大量Fe元素以细微Al3Fe相和Al6Fe相析出，并在后续的铸造过程中细化晶粒组织，并防止在合金中形成粗大针状的富铁相，改善合金塑性；
(5)连铸连轧
经超声处理后的熔体浇入轮式结晶器内进行连续铸造，形成铸坯，铸坯的晶粒平均尺寸小于50μm，铸坯进入连轧机组中进行连续轧制，连轧机组采用15个机架的三辊轧机，在轧制前采用中频加热装置对铸坯进行加热，控制入轧温度为530-550℃，调整乳化液预热温度在40-60℃，乳化液流量为120-180L/min，终轧温度在350℃以上，使合金在整个轧制过程中保持较高温度，促进合金中固溶状态的少量Fe元素析出，轧制后空冷收杆，得到直径为9-10mm的铝合金杆材；
(6)杆材拉拔
在滑动式拉丝机上对铝合金杆材进行拉拔，拉拔后得到直径为2.5-4mm的铝合金单丝，即为所述的低成本高性能铝合金单丝。
实施例1
本实施例提供了一种低成本高性能铝合金单丝，其是通过以下步骤制备得到的：
(1)按照所设计的铝合金单丝的元素组成及重量百分比，向熔炼炉中加入纯度大于99.7％的铝锭、铁剂，加热熔化，将熔化后的铝液充分搅拌均匀；
(2)将熔炼炉中的熔体转注至倾动式保温炉，开启倾动式保温炉底部的电磁搅拌装置对熔体进行充分搅拌，调整熔体温度至740℃进行炉内精炼，时间为12分钟，然后将熔体表面浮渣彻底扒净，之后调整熔体的温度为723℃，静置30分钟；
(3)浇铸开始后，对熔体进行在线除气和在线过滤，在线除气采用旋转喷吹除气箱，以高纯氮气为除气介质，石墨转子转速为450r/min；在线过滤采用孔隙率为30/50PPI的双级泡沫陶瓷过滤箱，以去除熔体中5-10μm的夹杂颗粒，降低夹杂物对合金单丝伸长率的不利影响；
(4)在流槽中对精炼后的熔体进行在线超声处理，超声波功率为3Kw，频率为2.2KHz，通过空化效应在熔体中形成局部过冷区，促使大量Fe元素以细微Al3Fe相和Al6Fe相析出，细化晶粒组织，并防止在合金中形成粗大针状的富铁相，改善合金塑性；
(5)经超声处理后的熔体浇入轮式结晶器内进行连续铸造，形成铸坯，如图1所示，铸坯的晶粒平均尺寸小于50μm，铸坯进入15个机架的三辊轧机中进行连续轧制，在轧制前采用中频加热装置对铸坯进行加热，控制入轧温度为540℃，调整乳化液预热温度在40℃，乳化液流量为150L/min，终轧温度在350℃以上，使合金在整个轧制过程中保持较高温度，促进合金中固溶状态的少量Fe元素析出，轧制后空冷收杆，得到直径为9.5mm的铝合金杆材；
(6)在滑动式拉丝机上对铝合金杆材进行拉拔，拉拔后得到直径为3.5mm的铝合金单丝，即为所述的低成本高性能铝合金单丝。
经分析检测，以重量百分比计，本实施例的低成本高性能铝合金单丝的元素组成为：Fe 0.94％，Si 0.05％，余量为Al和不可避免的杂质元素，且每种杂质元素的含量均≤0.005％，杂质元素的总含量≤0.02％。
本实施例提供的低成本高性能铝合金单丝平均强度为283MPa、伸长率为3.5％、导电率为59.7％IACS。
实施例2
本实施例提供了一种低成本高性能铝合金单丝，其是通过以下步骤制备得到的：
(1)按照所设计的铝合金单丝的元素组成及重量百分比，向熔炼炉中加入纯度大于99.7％的铝锭、铁剂，加热熔化，将熔化后的铝液充分搅拌均匀；
(2)将熔炼炉中的熔体转注至倾动式保温炉，开启倾动式保温炉底部的电磁搅拌装置对熔体进行充分搅拌，调整熔体温度至740℃进行炉内精炼，时间为15分钟，然后将熔体表面浮渣彻底扒净，之后调整熔体的温度为720℃，静置30分钟；
(3)浇铸开始后，对熔体进行在线除气和在线过滤，在线除气采用旋转喷吹除气箱，以高纯氮气为除气介质，石墨转子转速为450r/min；在线过滤采用孔隙率为30/50PPI的双级泡沫陶瓷过滤箱，以去除熔体中5-10μm的夹杂颗粒，降低夹杂物对合金单丝伸长率的不利影响；
(4)在流槽中对精炼后的熔体进行在线超声处理，超声波功率为3Kw，频率为2.2KHz，通过空化效应在熔体中形成局部过冷区，促使大量Fe元素以细微Al3Fe相和Al6Fe相析出，细化晶粒组织，并防止在合金中形成粗大针状的富铁相，改善合金塑性；
(5)经超声处理后的熔体浇入轮式结晶器内进行连续铸造，形成铸坯，铸坯的晶粒平均尺寸小于50μm，铸坯进入15个机架的三辊轧机中进行连续轧制，在轧制前采用中频加热装置对铸坯进行加热，控制入轧温度为545℃，调整乳化液预热温度在40℃，乳化液流量为150L/min，终轧温度在350℃以上，使合金在整个轧制过程中保持较高温度，促进合金中固溶状态的少量Fe元素析出，轧制后空冷收杆，得到直径为9.5mm的铝合金杆材；
(6)在滑动式拉丝机上对铝合金杆材进行拉拔，拉拔后得到直径为3.8mm的铝合金单丝，即为所述的低成本高性能铝合金单丝。
经分析检测，以重量百分比计，本实施例的低成本高性能铝合金单丝的元素组成为：Fe 1.06％，Si 0.05％，余量为Al和不可避免的杂质元素，且每种杂质元素的含量均≤0.005％，杂质元素的总含量≤0.02％。
本实施例提供的低成本高性能铝合金单丝平均强度为288MPa、伸长率为3.3％、导电率为59.4％IACS。
实施例3
本实施例提供了一种低成本高性能铝合金单丝，其是通过以下步骤制备得到的：
(1)按照所设计的铝合金单丝的元素组成及重量百分比，向熔炼炉中加入纯度大于99.7％的铝锭、铁剂，加热熔化，将熔化后的铝液充分搅拌均匀；
(2)将熔炼炉中的熔体转注至倾动式保温炉，开启倾动式保温炉底部的电磁搅拌装置对熔体进行充分搅拌，调整熔体温度至740℃进行炉内精炼，时间为15分钟，然后将熔体表面浮渣彻底扒净，之后调整熔体的温度为720℃，静置30分钟；
(3)浇铸开始后，对熔体进行在线除气和在线过滤，在线除气采用旋转喷吹除气箱，以高纯氮气为除气介质，石墨转子转速为450r/min；在线过滤采用孔隙率为30/50PPI的双级泡沫陶瓷过滤箱，以去除熔体中5-10μm的夹杂颗粒，降低夹杂物对合金单丝伸长率的不利影响；
(4)在流槽中对精炼后的熔体进行在线超声处理，超声波功率为3Kw，频率为2.2KHz，通过空化效应在熔体中形成局部过冷区，促使大量Fe元素以细微Al3Fe相和Al6Fe相析出，细化晶粒组织，防止在合金中形成粗大针状的富铁相，改善合金塑性；
(5)经超声处理后的熔体浇入轮式结晶器内进行连续铸造，形成铸坯，铸坯的晶粒平均尺寸小于50μm，铸坯进入15个机架的三辊轧机中进行连续轧制，在轧制前采用中频加热装置对铸坯进行加热，控制入轧温度为545℃，调整乳化液预热温度在50℃，乳化液流量为150L/min，终轧温度在350℃以上，使合金在整个轧制过程中保持较高温度，促进合金中固溶状态的少量Fe元素析出，轧制后空冷收杆，得到直径为9.5mm的铝合金杆材；
(6)在滑动式拉丝机上对铝合金杆材进行拉拔，拉拔后得到直径为3.8mm的铝合金单丝，即为所述的低成本高性能铝合金单丝。
经分析检测，以重量百分比计，本实施例的低成本高性能铝合金单丝的元素组成为：Fe 1.15％，Si 0.04％，余量为Al和不可避免的杂质元素，且每种杂质元素的含量均≤0.005％，杂质元素的总含量≤0.02％。
本实施例提供的低成本高性能铝合金单丝平均强度为295MPa、伸长率3.1％、导电率为59％IACS。
对比例1
本对比例提供了一种铝合金单丝，其是通过以下步骤制备得到的：
(1)按照所设计的铝合金单丝的元素组成及重量百分比，向熔炼炉中加入纯度大于99.7％的铝锭、铁剂，加热熔化，将熔化后的铝液充分搅拌均匀；
(2)将熔炼炉中的熔体转注至倾动式保温炉，开启倾动式保温炉底部的电磁搅拌装置对熔体进行充分搅拌，调整熔体温度至740℃进行炉内精炼，时间为15分钟，然后将熔体表面浮渣彻底扒净，之后调整熔体的温度为720℃，静置30分钟；
(3)浇铸开始后，对熔体进行在线除气和在线过滤，在线除气采用旋转喷吹除气箱，以高纯氮气为除气介质，石墨转子转速为450r/min；在线过滤采用孔隙率为30/50PPI的双级泡沫陶瓷过滤箱，以去除熔体中5-10μm的夹杂颗粒，降低夹杂物对合金单丝伸长率的不利影响；
(4)经在线过滤后的熔体浇入轮式结晶器内进行连续铸造，形成铸坯，铸坯进入15个机架的三辊轧机中进行连续轧制，在轧制前采用中频加热装置对铸坯进行加热，控制入轧温度为500℃，调整乳化液预热温度在30℃，乳化液流量为250L/min，终轧温度在350℃以上，轧制后空冷收杆，得到直径为9.5mm的铝合金杆材；
(5)在滑动式拉丝机上对铝合金杆材进行拉拔，拉拔后得到直径为3.5mm的铝合金单丝。
经分析检测，以重量百分比计，本对比例的铝合金单丝的元素组成为：Fe 1.02％，Si 0.05％，余量为Al和不可避免的杂质元素，且每种杂质元素的含量均≤0.005％，杂质元素的总含量≤0.02％。
本对比例提供的铝合金单丝平均强度为275MPa、伸长率为1.3％、导电率为58.4％IACS。
对比例2
本对比例提供了一种铝合金单丝，其是通过以下步骤制备得到的：
(1)按照所设计的铝合金单丝的元素组成及重量百分比，向熔炼炉中加入纯度大于99.7％的铝锭、铁剂，加热熔化，将熔化后的铝液充分搅拌均匀；
(2)将熔炼炉中的熔体转注至倾动式保温炉，开启倾动式保温炉底部的电磁搅拌装置对熔体进行充分搅拌，调整熔体温度至740℃进行炉内精炼，时间为15分钟，然后将熔体表面浮渣彻底扒净，之后调整熔体的温度为720℃，静置30分钟；
(3)浇铸开始后，对熔体进行在线除气和在线过滤，在线除气采用旋转喷吹除气箱，以高纯氮气为除气介质，石墨转子转速为450r/min；在线过滤采用孔隙率为30/50PPI的双级泡沫陶瓷过滤箱，以去除熔体中5-10μm的夹杂颗粒，降低夹杂物对合金单丝伸长率的不利影响；
(4)在流槽中对精炼后的熔体进行在线超声处理，超声波功率为3Kw，频率为2.2KHz；
(5)经超声处理后的熔体浇入轮式结晶器内进行连续铸造，形成铸坯，铸坯进入15个机架的三辊轧机中进行连续轧制，在轧制前采用中频加热装置对铸坯进行加热，控制入轧温度为550℃，调整乳化液预热温度在40℃，乳化液流量为150L/min，终轧温度在350℃以上，轧制后空冷收杆，得到直径为9.5mm的铝合金杆材；
(6)在滑动式拉丝机上对铝合金杆材进行拉拔，拉拔后得到直径为3.5mm的铝合金单丝。
经分析检测，以重量百分比计，本对比例的铝合金单丝的元素组成为：Fe 0.57％，Si 0.05％，余量为Al和不可避免的杂质元素，且每种杂质元素的含量均≤0.005％，杂质元素的总含量≤0.02％。
本对比例提供的铝合金单丝平均强度为246MPa、伸长率为3.7％、导电率为60.2％IACS。
对比例3
本对比例提供了一种铝合金单丝，其是通过以下步骤制备得到的：
(1)按照所设计的铝合金单丝的元素组成及重量百分比，向熔炼炉中加入纯度大于99.7％的铝锭、铝硅合金、铝稀土合金、铁剂，加热熔化，将镁锭加入铝液内部搅拌熔化，将熔化后的铝液充分搅拌均匀；
(2)将熔炼炉中的熔体转注至倾动式保温炉，加入微量铝硼合金进行硼化处理，开启倾动式保温炉底部的电磁搅拌装置对熔体进行充分搅拌，调整熔体温度至740℃进行炉内精炼，时间为15分钟，然后将熔体表面浮渣彻底扒净，之后调整熔体的温度为730℃，静置30分钟；
(3)浇铸开始后，对熔体进行在线除气和在线过滤，在线除气采用旋转喷吹除气箱，以高纯氮气为除气介质，石墨转子转速为450r/min；在线过滤采用孔隙率为30/50PPI的双级泡沫陶瓷过滤箱，以去除熔体中5-10μm的夹杂颗粒，降低夹杂物对合金单丝伸长率的不利影响；
(4)熔体流经流槽时，在线添加铝钛硼细化剂进行晶粒细化，以熔体的总重量为100％计，细化剂的添加量为0.08％；
(5)熔体浇入轮式结晶器内进行连续铸造，形成铸坯，铸坯进入15个机架的三辊轧机中进行连续轧制，在轧制前采用中频加热装置对铸坯进行加热，控制入轧温度为500℃，调整乳化液预热温度在30℃，乳化液流量为250L/min，终轧温度在350℃以上，轧制后得到直径为9.5mm的铝合金杆材，经在线冷却水淬火后收杆；
(6)在滑动式拉丝机上对铝合金杆材进行拉拔，拉拔后得到直径为3.5mm的铝合金单丝；
(7)对拉拔后得到的铝合金单丝进行时效处理，时效的温度为155℃、保温时间为8h，得到铝合金单丝。
经分析检测，以重量百分比计，本对比例的铝合金单丝的元素组成为：Mg 0.38％，Si 0.35％，Fe 0.14％，La 0.01％，B 0.004％，Ti 0.002余量为Al和不可避免的杂质元素，且每种杂质元素的含量均≤0.005％，杂质元素的总含量≤0.02％。
本对比例提供的铝合金单丝平均强度为264MPa、伸长率为5.3％、导电率为58.2％IACS。
综上所述，本发明实施例1-3提供的铝合金单丝是一种低成本、高导电率、中强度的铝合金单丝，其单丝强度≥280MPa、导电率≥59％IACS、伸长率≥3％，其制备工艺路线可以满足企业批量生产的要求。而对比例1-3或元素组成不在本发明所限定的范围内，或制备工艺与本发明不同，得到的铝合金单丝的综合性能不佳。

Claims (11)

1.一种低成本高性能铝合金单丝，以所述低成本高性能铝合金单丝的总重量为100％计，其包括以下元素组成：Fe 0.8-1.5％，Si≤0.05％，余量为Al和不可避免的杂质元素。
2.根据权利要求1所述的低成本高性能铝合金单丝，其中，以所述低成本高性能铝合金单丝的总重量为100％计，其元素组成中的每种杂质元素的含量均≤0.005％，杂质元素的总含量≤0.02％。
3.根据权利要求1或2所述的低成本高性能铝合金单丝，其中，所述低成本高性能铝合金单丝是通过至少以下步骤制备得到的：按照所述低成本高性能铝合金单丝的元素组成及重量百分比，将原料至少进行熔炼、精炼、超声处理、连铸连轧、杆材拉拔，制备得到所述的低成本高性能铝合金单丝；
其中，所述超声处理包括：对精炼后的熔体进行在线超声处理，超声波功率为2-5Kw，频率为1.8-2.5KHz；
所述连铸连轧包括：经超声处理后的熔体浇入轮式结晶器内进行连续铸造，形成铸坯，铸坯进入连轧机组中进行连续轧制，在轧制前采用中频加热装置对铸坯进行加热，控制入轧温度为530-550℃，调整乳化液预热温度在40-60℃，乳化液流量为120-180L/min，终轧温度在350℃以上，轧制后得到铝合金杆材。
4.根据权利要求3所述的低成本高性能铝合金单丝，其中，经所述超声处理后的熔体中含有Al3Fe相和Al6Fe相。
5.根据权利要求3所述的低成本高性能铝合金单丝，其中，所述铸坯的晶粒平均尺寸小于50μm。
6.根据权利要求1所述的低成本高性能铝合金单丝，其中，所述低成本高性能铝合金单丝的直径为2.5-4mm。
7.根据权利要求1所述的低成本高性能铝合金单丝，其中，所述低成本高性能铝合金单丝强度≥280MPa、导电率≥59％IACS、伸长率≥3％。
8.一种权利要求1-7中任一项所述的低成本高性能铝合金单丝的制备方法，其包括以下步骤：按照所述低成本高性能铝合金单丝的元素组成及重量百分比，将原料至少进行熔炼、精炼、超声处理、连铸连轧、杆材拉拔，制备得到所述的低成本高性能铝合金单丝；
其中，所述超声处理包括：对精炼后的熔体进行在线超声处理，超声波功率为2-5Kw，频率为1.8-2.5KHz；
所述连铸连轧包括：经超声处理后的熔体浇入轮式结晶器内进行连续铸造，形成铸坯，铸坯进入连轧机组中进行连续轧制，在轧制前采用中频加热装置对铸坯进行加热，控制入轧温度为530-550℃，调整乳化液预热温度在40-60℃，乳化液流量为120-180L/min，终轧温度在350℃以上，轧制后得到铝合金杆材。
9.根据权利要求8所述的制备方法，其中，所述熔炼包括：按照所述低成本高性能铝合金单丝的元素组成及重量百分比，向熔炼炉中加入铝锭和铁剂，加热熔化，充分搅拌；
优选地，所述精炼包括炉内精炼和在线精炼；所述炉内精炼包括：将熔炼得到的熔体转注至倾动式保温炉，开启倾动式保温炉底部的电磁搅拌装置对熔体进行充分搅拌，调整熔体温度至730-750℃进行炉内精炼，时间为10-15分钟，然后将熔体表面浮渣彻底扒净，之后调整熔体的温度为720-730℃，静置30-40分钟；所述在线精炼包括：浇铸开始后，对熔体进行在线除气和在线过滤；其中，在线除气采用旋转喷吹除气箱；在线过滤采用双级泡沫陶瓷过滤箱；
优选地，所述旋转喷吹除气箱的除气介质为高纯氮气，石墨转子的转速为400-500r/min；
优选地，所述双级泡沫陶瓷过滤箱的孔隙率为30/50PPI。
10.根据权利要求8所述的制备方法，其中，所述连轧机组采用三辊轧机；优选地，所述连轧机组采用15个机架的三辊轧机；
优选地，所述铝合金杆材的直径为9-10mm。
11.根据权利要求8所述的制备方法，其中，所述杆材拉拔包括：采用滑动式拉丝机对所述铝合金杆材进行拉拔，得到直径为2.5-4mm的铝合金单丝，即为所述的低成本高性能铝合金单丝。
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