RU2196841C2

RU2196841C2 - Aluminum base alloy for electric conductors

Info

Publication number: RU2196841C2
Application number: RU2000120949A
Authority: RU
Inventors: М.З. Локшин; В.В. Захаров; М.С. Сиротинский
Original assignee: Локшин Михаил Зеликович
Priority date: 2000-08-11
Filing date: 2000-08-11
Publication date: 2003-01-20

Abstract

FIELD: metallurgy. SUBSTANCE: aluminum base alloy comprises the following components, wt%: iron 0.4-0.7; nickel 0.4-0.7; beryllium 0.0001-0.005; cerium 0.0001-0.005; aluminum the balance. Iron to nickel ratio is 1: 1. Alloy is used for manufacture of electric conductors employed inside buildings and constructions. EFFECT: increased thermal stability and creep resistance, reduced fire hazard and improved plasticity of electric conductors produced with the use of aluminum base alloy. 3 tbl

Description

Изобретение относится к области металлургии и может быть использовано для изготовления электрических проводников, применяемых внутри зданий и помещений. The invention relates to the field of metallurgy and can be used for the manufacture of electrical conductors used inside buildings and premises.

Известен сплав на основе алюминия, содержащий железо, кремний (Aluminum Standards and Data, 1986 Metric SI, the Aluminum Association, p. 85). A known aluminum-based alloy containing iron, silicon (Aluminum Standards and Data, 1986 Metric SI, the Aluminum Association, p. 85).

Недостатком этого сплава является низкая термическая стабильность, что снижает прочностные характеристики проводов при эксплуатации на критических токовых нагрузках, а также низкое сопротивление ползучести, что влечет за собой изменение формы и размеров под действием механических напряжений, а это приводит к нестабильности контактов. Кроме того, сплав характеризуется пониженной технологической пластичностью при волочении проволоки из-за загрязненности металла окисными пленами вследствие интенсивного окисления поверхности расплава при плавке и литье слитков, а также из-за наличия интерметаллидов Аl₃Fе и AlFeSi.The disadvantage of this alloy is low thermal stability, which reduces the strength characteristics of the wires when operating at critical current loads, as well as low creep resistance, which entails a change in shape and size under the action of mechanical stresses, and this leads to instability of the contacts. In addition, the alloy is characterized by reduced technological ductility during wire drawing due to contamination of the metal with oxide films due to intensive oxidation of the melt surface during melting and casting of ingots, as well as due to the presence of Al ₃ Fe and AlFeSi intermetallides.

Известен также сплав на основе алюминия, содержащий железо, никель и бериллий (SP 61003639, 09.01.1986). Добавки железа и никеля обеспечивают рост термической стабильности, а добавка бериллия частично уменьшает загрязненность металла окисными пленами, что повышает технологическую пластичность сплава. Однако эти характеристики остаются недостаточно высокими из-за присутствия грубых интерметаллидов Al₃Fe или Аl₃Ni, а также из-за наличия окисных плен (хотя в меньшем количестве, чем у сплава-аналога), прототип.Also known is an aluminum-based alloy containing iron, nickel and beryllium (SP 61003639, 01/09/1986). Iron and nickel additives provide an increase in thermal stability, and the addition of beryllium partially reduces the contamination of the metal with oxide films, which increases the technological ductility of the alloy. However, these characteristics remain insufficiently high due to the presence of coarse intermetallic compounds Al ₃ Fe or Al ₃ Ni, as well as due to the presence of oxide films (although in a smaller amount than that of the analog alloy), the prototype.

Недостатком этого сплава является невысокое сопротивление ползучести и невысокая термическая стабильность, что повышает пожароопасность проводов, кроме того, сплав имеет недостаточную пластичность для производства проволоки и недостаточную гибкость для монтажа проводок. The disadvantage of this alloy is its low creep resistance and low thermal stability, which increases the fire hazard of the wires, in addition, the alloy has insufficient ductility for wire production and insufficient flexibility for wiring.

Предлагается сплав на основе алюминия, содержащий железо, никель, бериллий, церий при соотношении компонентов (мас.%):
Железо - 0,4-0,7
Никель - 0,4-0,7
Бериллий - 0,0001-0,005
Церий - 0,0001-0,005
Алюминий - Остальное
при этом соотношение железа к никелю составляет 1:1.An alloy based on aluminum is proposed, containing iron, nickel, beryllium, cerium with a ratio of components (wt.%):
Iron - 0.4-0.7
Nickel - 0.4-0.7
Beryllium - 0.0001-0.005
Cerium - 0.0001-0.005
Aluminum - Else
the ratio of iron to nickel is 1: 1.

Предлагаемый сплав отличается от прототипа тем, что он дополнительно содержит церий при соотношении компонентов (мас.%):
Железо - 0,4-0,7
Никель - 0,4-0,7
Бериллий - 0,0001-0,005
Церий - 0,0001-0,005
при этом соотношение железа к никелю составляет 1:1.The proposed alloy differs from the prototype in that it additionally contains cerium with a ratio of components (wt.%):
Iron - 0.4-0.7
Nickel - 0.4-0.7
Beryllium - 0.0001-0.005
Cerium - 0.0001-0.005
the ratio of iron to nickel is 1: 1.

Технический результат - повышение термической стабильности, сопротивления ползучести, что снижает пожароопасность, а также повышение пластичности. The technical result is an increase in thermal stability, creep resistance, which reduces fire hazard, as well as increased ductility.

Дополнительное легирование церием усиливает действие бериллия, снижающего окисляемость алюминия, что позволяет избежать загрязнения металла окисными пленами. Соотношение содержания Fe:Ni=1 обеспечивает получение равномерной дисперсной глобулярной структуры с эвтектикой Al₉(Fe,Ni), и без интерметаллидов Аl₃Fе и Аl₃Ni, обусловливающую повышение термической стабильности и сопротивления ползучести при комнатной и повышенной температурах, что исключает рост переходного сопротивления, разогрев контактов и снижает пожароопасность. Отсутствие окисных плен и грубых интерметаллидов увеличивает пластичность, обеспечивает высокую технологичность при волочении проводов и их гибкость при монтаже.Additional alloying with cerium enhances the effect of beryllium, which reduces the oxidizability of aluminum, which avoids contamination of the metal with oxide films. The ratio of the content of Fe: Ni = 1 provides a uniform dispersed globular structure with the eutectic Al ₉ (Fe, Ni) and without intermetallic compounds Al ₃ Fe and Al ₃ Ni, which leads to an increase in thermal stability and creep resistance at room and elevated temperatures, which excludes growth transition resistance, heating of contacts and reduces fire hazard. The absence of oxide captures and coarse intermetallic compounds increases ductility, provides high adaptability for wire drawing and their flexibility during installation.

Примеры. Examples.

Методом непрерывного литья были получены слитки диаметром 90 мм весом по 5 кг из предлагаемого сплава ( 1-3), а также из сплава-прототипа ( 4). The method of continuous casting were obtained ingots with a diameter of 90 mm weighing 5 kg of the proposed alloy (1-3), as well as from the prototype alloy (4).

Расчетные составы сплавов приведены в табл. 1. The calculated compositions of the alloys are given in table. 1.

Слитки были отгомогенизированы, обточены и отпрессованы на прутки, из которых путем холодного волочения и последующего отпуска до состояния Н26 была получена проволока диаметром 2 мм, которая и была исследована. The ingots were homogenized, turned and pressed into rods, of which a wire with a diameter of 2 mm was obtained by cold drawing and subsequent tempering to the H26 state, which was investigated.

Испытания на ползучесть проводились при комнатной температуре в течение 500 ч при напряжении 70 МПа. Сопротивление ползучести оценивали величиной остаточного удлинения. Creep tests were carried out at room temperature for 500 h at a voltage of 70 MPa. Creep resistance was evaluated by the value of the residual elongation.

Термическая стабильность структуры находится в прямой зависимости от температуры начала рекристаллизации, которую определяли металлографическим методом. The thermal stability of the structure is directly dependent on the temperature of the onset of recrystallization, which was determined by the metallographic method.

Загрязненность металла окисными пленами оценивали числом обрывов проволоки при холодном волочении. Metal contamination with oxide films was estimated by the number of wire breaks during cold drawing.

Результаты исследований приведены в табл. 2 и 3. The research results are given in table. 2 and 3.

Таким образом, предлагаемый сплав позволяет получить проволоку с повышенным сопротивлением ползучести и термической стабильностью и, как следствие, снижается пожароопасность электропроводки. Кроме того, предлагаемый сплав характеризуется высокой технологической пластичностью при волочении проволоки. Thus, the proposed alloy allows you to get a wire with increased creep resistance and thermal stability and, as a result, reduces the fire hazard of electrical wiring. In addition, the proposed alloy is characterized by high technological ductility during wire drawing.

Claims

An aluminum based alloy for electrical conductors containing iron, nickel, beryllium, characterized in that it additionally contains cerium in the following ratio of components, wt. %:
Iron - 0.4-0.7
Nickel - 0.4-0.7
Beryllium - 0.0001-0.005
Cerium - 0.0001-0.005
Aluminum - Else
the ratio of iron to nickel is 1: 1.