RU2743499C1 - Термостойкий электропроводный алюминиевый сплав (варианты) - Google Patents
Термостойкий электропроводный алюминиевый сплав (варианты) Download PDFInfo
- Publication number
- RU2743499C1 RU2743499C1 RU2020125487A RU2020125487A RU2743499C1 RU 2743499 C1 RU2743499 C1 RU 2743499C1 RU 2020125487 A RU2020125487 A RU 2020125487A RU 2020125487 A RU2020125487 A RU 2020125487A RU 2743499 C1 RU2743499 C1 RU 2743499C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- aluminum
- scandium
- alloy
- yttrium
- ytterbium
- Prior art date
Links
Images
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
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Metallurgy (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Conductive Materials (AREA)
Abstract
Изобретение относится к области металлургии, в частности к сплаву на основе алюминия, и может быть использовано при получении изделий электротехнического назначения при производстве кабельно-проводниковой продукции для электропроводки зданий и сооружений. Термостойкий электропроводный алюминиевый сплав содержит легирующие элементы в следующем соотношении, мас. %: по первому варианту скандий 0,05-0,2, иттрий 0,18-0,2, остальное - алюминий; по второму варианту скандий 0,18-0,22, иттрий 0,18-0,22, иттербий 0,28-0,32, остальное - алюминий; по третьему варианту скандий 0,05-0,2, эрбий 0,25-0,32, иттербий 0,25-0,35, остальное - алюминий. Техническим результатом изобретения является повышение прочности и электропроводности сплава, а также значительное повышение термической стабильности до температуры 300 °С. 3 н.п. ф-лы, 3 ил., 3 табл.
Description
Изобретение относится к области металлургии, в частности к сплавам на основе алюминия, и может быть использовано при получении изделий электротехнического назначения при производстве кабельно-проводниковой продукции для электропроводки зданий и сооружений.
Известны промышленные алюминиевые сплавы А5Е, А7Е (ГОСТ 11069-2001), ABE (ГОСТ 20967-75) и один из американских аналогов сплав 1350, которые широко применяют при производстве изделий электротехнического назначения. Например, технически чистый алюминий марок А5Е (аналог сплав 1350) и А7Е используют для изготовления токопроводящих кабелей и проводов линий электропередач. Эти сплавы имеют высокую электропроводность и коррозионную стойкость. Сплав ABE, дополнительно легированный магнием для упрочнения закалкой и старением, имеет более высокую прочность.
Недостатками описанных выше сплавов является недостаточная прочность, особенно при повышенных температурах, высокая склонность к разупрочнению при нагревах свыше 100°С.
Известен сплав Al-0.35Sc-0.2Zr (A high-strength, ductile Al-0.35Sc-0.2Zr alloy with good electrical conductivity strengthened by coherent nanosized-precipitates. J. Mater. Sci. Technol. 33 (2017) 215-223), который имеет высокий предел прочности 210 МПа при удлинении 7,6% и электропроводности 60,2%IACS.
Недостатком данного сплава является очень высокое содержание скандия и относительно невысокая пластичность.
Известен алюминиевый сплав следующего состава в мас. %: по крайней мере один легирующий компонент, выбранный из группы La, Се, Nd, Pr 7,0-9,0, железо 0,05-0,1, кремний 0,05-0,1, алюминий - остальное (RU 2616316, опубл. 14.04.2017) с ультрамелкозернистой структурой и высокой прочностью.
Недостатком этого сплава является очень высокое содержание дорогостоящих металлов и низкая электропроводность не более 52,6%IACS.
Известен термостойкий сплав на основе алюминия (ЕР 0787811, опубл. 06.08.1997), содержащий в мас. %: Zr 0,28-0,50, Si 0,16-0,30, Cu 0,1-0,4, Mn 0,15-0,80, сочетающий неплохую прочность и электропроводность (270 МПа и 55%IACS).
Недостатком является очень высокая склонность к разупрочнению при температурах выше 150°С.
Наиболее близким к предлагаемому изобретению является сплав состава в мас. %: цирконий 0,2-0,32; железо 0,15-0,42; кремний 0,02-0,1; титан, хром, ванадий, марганец в сумме 0,01-0,04; магний, медь, цинк в сумме 0,01-0,07; бор 0,001-0,01; один из редких или редкоземельных металлов из группы: ниобий, церий, иттрий, скандий 0,005-0,2; алюминий -остальное (RU 2639284, опубл. 20.12.2017), имеющий неплохую электропроводность (не менее 58,5%IACS).
Недостатком является весьма небольшая прочность до 160 МПа.
Техническим результатом изобретения является повышение прочности и электропроводности сплава до предела прочности не менее 140 МПа при электропроводности не менее 60%IACS и предел прочности не менее 220 МПа при электропроводности не менее 54%IACS, а также значительное повышение термической стабильности вплоть до 300°С.
Указанный технический результат достигается в первом варианте изобретения за счет того, что в термостойком электропроводном алюминиевом сплаве, содержащем легирующие элементы, последние состоят из скандия и иттрия при следующем компонентом составе, масс. %:
| скандий | 0,05-0,2 |
| иттрий | 0,18-0,2 |
| остальное | алюминий, |
при этом структура сплавов состоит из эвтектических частиц фазы Al3Y, размером до 200 нм и дисперсоидов фазы Al3(Y,Sc), размером до 10 нм.
Указанный технический результат достигается во втором варианте изобретения за счет того, что в термостойком электропроводном алюминиевом сплаве, содержащем легирующие элементы, последние состоят из скандия, иттрия и иттербия при следующем компонентом составе, масс. %:
| скандий | 0,18-0,22 |
| иттрий | 0,18-0,22 |
| иттербий | 0,28-0,32 |
| остальное | алюминий, |
при этом структура сплавов состоит из эвтектических частиц фазы Al3(Y,Yb) размером до 200 нм и дисперсоидов фазы Al3(Y,Yb,Sc), размером до 10 нм.
Указанный технический результат достигается в третьем варианте изобретения за счет того, что в термостойком электропроводном алюминиевом сплаве, содержащем легирующие элементы, последние состоят из скандия, эрбия и иттербия при следующем компонентом составе, масс. %:
| скандий | 0,05-0,2 |
| эрбий | 0,25-0,32 |
| иттербий | 0,25-0,35 |
| остальное | алюминий, |
при этом структура сплавов состоит из эвтектических частиц фазы Al3(Er,Yb) размером до 200 нм и дисперсоидов фазы Al3(Er,Yb,Sc), размером до 10 нм.
Изобретение поясняется чертежом, где:
на фиг. 1 представлена микроструктура слитка сплава AlErYbSc и распределение элементов между фазами (растровая и просвечивающая электронная микроскопия)
на фиг. 2 представлены кинетические кривые твердости слитков сплавов в процессе отжига: а - AlYSc02, б - AlYScYb, в - AlErYbSc.
на фиг. 3 представлена тонкая структура сплава AlErYbSc после отжига при 300°С в течение 1 часа.
Осуществление изобретения состоит в следующем.
Для достижения поставленной задачи предлагается следующая технология получения сплава: в расплав алюминия марки А99 при температуре 750-800°С вводятся последовательно легирующие элементы в виде лигатур Al-Sc, Al-Y, Al-Er, Al-Yb. После введения легирующих элементов расплав перемешивают и заливают при температуре 750-800°С.
Отжиг слитков проводят при температурах 300-370°С в течение 1-8 часов. Далее следует обработка давлением и последующий отжиг. Обработка давление включает горячую прокатку при температурах 300-370°С (степень обжатия 50%) и последующую холодную прокатку (общая степень обжатия до 95%). Отжиг после прокатки проводят при температуре 300°С в течение 1-100 часов.
Исследование структуры сплавов проводили с использованием светового, растрового и просвечивающего электронного микроскопов. Оценку механических свойств проводили по результатам измерения твердости методом Виккерса (HV) и испытаний на одноосное растяжение. Электросопротивление измеряли методом «двойного моста» с использованием миллиомметра.
Составы сплавов в рамках заявленного диапазона представлены в таблице 1.
Литая микроструктура представлена фиг. 1 на примере сплава AlErYbSc. При кристаллизации скандий растворяется в алюминиевом твердом растворе полностью, концентрация иттрия, эрбия и иттербия в твердом растворе составляет 0,1-0,25%. Иттрий, эрбий и иттербий совместно или отдельно образуют с алюминием при кристаллизации эвтектическую фазу Al3M размером от 20 до 200 нм, где М - иттрий и/или эрбий и/или иттербий. Кинетические кривые твердости слитков сплавов в процессе отжига при температурах 300, 370, 400, 440°С на примере сплавов AlYSc02 (a), AlYScYb (б), AlErYbSc (в) показаны на фиг. 2. По кинетическим кривым для каждой композиции выбраны режимы отжига перед прокаткой, обеспечивающие максимальный прирост твердости. Режимы отжига слитков представлены в таблице 2. Упрочнение в процессе отжига слитков происходит за счет выделения дисперсоидов L12 фазы Al3M размером до 10 нм, где М - скандий и/или иттрий и/или эрбий и/или иттербий. На фиг. 3 на примере сплава AlYbErSc02 показана тонкая структура с дисперсоидами L12 фазы Al3(Yb,Er,Sc) размером до 9 нм, полученной после отжига при 300°С в течение 1 часа.
В таблице 3 представлены результаты испытаний на одноосное растяжение и электропроводность деформированных листов в нагартованном и отожженном при 300°С состояниях.
Таблица 3. Характеристики механических свойств на растяжение и электропроводность
Для достижения предела прочности не менее 140 МПа при электропроводности не менее 60% IACS в отожженном состоянии термостойкий электропроводный алюминиевый сплав содержит следующие компоненты, масс. %: скандий 0,05 и иттрий 0,2 или скандий 0,05 и эрбий 0,25 и иттербий 0,35, остальное алюминий
Для достижения предела прочности не менее 190 МПа при электропроводности не менее 60% IACS в отожженном состоянии термостойкий электропроводный алюминиевый сплав содержит следующие компоненты, масс. %: скандий 0,18 и иттрий 0,18, остальное алюминий.
Для достижения предела прочности не менее 220 МПа при электропроводности не менее 54% IACS в отожженном состоянии термостойкий электропроводный алюминиевый сплав содержит следующие компоненты, масс. %: скандий 0,2 и иттрий 0,2 и иттербий 0,3 или скандий 0,2, эрбий 0,32 и иттербий 0,25, остальное алюминий.
Предлагаемое изобретение представляет новый термостойкий электропроводный алюминиевый сплав, который сочетает высокую прочность и электропроводность при очень высокой термической стабильности вплоть до 300°С. Предлагаемый сплав позволит повысить срок эксплуатации изделий электротехнического назначения, что определяется его вышеуказанными свойствами.
Claims (9)
1. Термостойкий электропроводный алюминиевый сплав, содержащий легирующие элементы, отличающийся тем, что легирующие элементы сплава состоят из скандия и иттрия при следующем компонентном составе, мас. %:
при этом структура сплава состоит из эвтектических частиц фазы Al3Y размером до 200 нм и дисперсоидов фазы Al3(Y,Sc) размером до 10 нм.
2. Термостойкий электропроводный алюминиевый сплав, содержащий легирующие элементы, отличающийся тем, что легирующие элементы сплава состоят из скандия, иттрия и иттербия при следующем компонентном составе, мас. %:
при этом структура сплава состоит из эвтектических частиц фазы Al3(Y,Yb) размером до 200 нм и дисперсоидов фазы Al3(Y,Yb,Sc) размером до 10 нм.
3. Термостойкий электропроводный алюминиевый сплав, содержащий легирующие элементы, отличающийся тем, что легирующие элементы сплава состоят из скандия, эрбия и иттербия при следующем компонентном составе, мас. %:
при этом структура сплава состоит из эвтектических частиц фазы Al3(Er,Yb) размером до 200 нм и дисперсоидов фазы Al3(Er,Yb,Sc) размером до 10 нм.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2020125487A RU2743499C1 (ru) | 2020-07-31 | 2020-07-31 | Термостойкий электропроводный алюминиевый сплав (варианты) |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2020125487A RU2743499C1 (ru) | 2020-07-31 | 2020-07-31 | Термостойкий электропроводный алюминиевый сплав (варианты) |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2743499C1 true RU2743499C1 (ru) | 2021-02-19 |
Family
ID=74666348
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2020125487A RU2743499C1 (ru) | 2020-07-31 | 2020-07-31 | Термостойкий электропроводный алюминиевый сплав (варианты) |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2743499C1 (ru) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2804566C1 (ru) * | 2022-12-26 | 2023-10-02 | Общество с ограниченной ответственностью "Институт легких материалов и технологий" | Сплав на основе алюминия и изделие из него |
| WO2024144428A1 (ru) * | 2022-12-26 | 2024-07-04 | Общество с ограниченной ответственностью "Институт легких материалов и технологий" | Сплав на основе алюминия и изделие из него |
Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP0787811A1 (en) * | 1996-01-30 | 1997-08-06 | Sumitomo Electric Industries, Ltd. | High-strength heat-resistant aluminium alloy, conductive wire, overhead wire and method of preparing the aluminium alloy |
| CN102021444B (zh) * | 2010-12-09 | 2012-08-22 | 北京科技大学 | 一种高导电耐热铝合金导线及其制备方法 |
| RU123573U1 (ru) * | 2012-07-10 | 2012-12-27 | Общество с ограниченной ответственностью "СЕВАН" | Провод компактный неизолированный для воздушных линий электропередачи |
| RU2014130334A (ru) * | 2013-07-24 | 2016-02-20 | Еадс Дойчланд Гмбх | Алюминевый материал с улучшенным дисперсионным твердением |
| RU2639284C2 (ru) * | 2015-03-20 | 2017-12-20 | Общество с ограниченной ответственностью "СЕВАН" | Термокоррозионно-стойкий алюминиевый сплав |
-
2020
- 2020-07-31 RU RU2020125487A patent/RU2743499C1/ru active
Patent Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP0787811A1 (en) * | 1996-01-30 | 1997-08-06 | Sumitomo Electric Industries, Ltd. | High-strength heat-resistant aluminium alloy, conductive wire, overhead wire and method of preparing the aluminium alloy |
| CN102021444B (zh) * | 2010-12-09 | 2012-08-22 | 北京科技大学 | 一种高导电耐热铝合金导线及其制备方法 |
| RU123573U1 (ru) * | 2012-07-10 | 2012-12-27 | Общество с ограниченной ответственностью "СЕВАН" | Провод компактный неизолированный для воздушных линий электропередачи |
| RU2014130334A (ru) * | 2013-07-24 | 2016-02-20 | Еадс Дойчланд Гмбх | Алюминевый материал с улучшенным дисперсионным твердением |
| RU2639284C2 (ru) * | 2015-03-20 | 2017-12-20 | Общество с ограниченной ответственностью "СЕВАН" | Термокоррозионно-стойкий алюминиевый сплав |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2804566C1 (ru) * | 2022-12-26 | 2023-10-02 | Общество с ограниченной ответственностью "Институт легких материалов и технологий" | Сплав на основе алюминия и изделие из него |
| WO2024144428A1 (ru) * | 2022-12-26 | 2024-07-04 | Общество с ограниченной ответственностью "Институт легких материалов и технологий" | Сплав на основе алюминия и изделие из него |
| RU2811340C1 (ru) * | 2023-08-17 | 2024-01-11 | Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт высокотемпературной электрохимии Уральского отделения Российской академии наук (ИВТЭ УрО РАН) | Способ электролитического получения сплавов алюминия с иттрием |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JP6263333B2 (ja) | Ｃｕ−Ｔｉ系銅合金板材およびその製造方法並びに通電部品 | |
| TWI475119B (zh) | Cu-Zn-Sn-Ni-P alloy | |
| CN110592444B (zh) | 一种700-720MPa强度耐热高抗晶间腐蚀铝合金及其制备方法 | |
| JP2002180165A (ja) | プレス打ち抜き性に優れた銅基合金およびその製造方法 | |
| RU2446222C1 (ru) | Термостойкий сплав на основе алюминия и способ получения из него деформированных полуфабрикатов | |
| JP2004149874A (ja) | 易加工高力高導電性銅合金 | |
| CN110592445B (zh) | 720-740MPa冷挤压Al-Zn-Mg-Cu-Ti铝合金及制备方法 | |
| JP2018070908A (ja) | Ｃｕ−Ｚｒ−Ｓｎ−Ａｌ系銅合金板材および製造方法並びに通電部材 | |
| JP2019178366A (ja) | 銅合金板材およびその製造方法 | |
| US20150315689A1 (en) | Heat resistant aluminum base alloy and wrought semifinsihed product fabrication method | |
| Shehadeh et al. | The Effect of Adding Different Percentages of Manganese (Mn) and Copper (Cu) on the Mechanical Behavior of Aluminum. | |
| RU2743499C1 (ru) | Термостойкий электропроводный алюминиевый сплав (варианты) | |
| EP3757239A1 (en) | Aluminum casting alloy, aluminum cast component and method for the production of an aluminum cast piece | |
| RU2669957C1 (ru) | Способ получения деформированных полуфабрикатов из сплавов на основе алюминия | |
| JP7263953B2 (ja) | 銅合金トロリ線 | |
| RU2667271C1 (ru) | Термостойкий проводниковый ультрамелкозернистый алюминиевый сплав и способ его получения | |
| JP6317966B2 (ja) | Ｃｕ−Ｎｉ−Ｓｉ系銅合金板材およびその製造方法並びに通電部品 | |
| RU2749073C1 (ru) | Жаропрочные литейные и деформируемые алюминиевые сплавы на основе систем Al-Cu-Y и Al-Cu-Er (варианты) | |
| JP4130593B2 (ja) | 疲労及び中間温度特性に優れた高力高導電性銅合金 | |
| RU2743079C1 (ru) | Деформируемый алюминиевый сплав на основе системы Al-Mg-Sc-Zr с добавками Er и Yb (варианты) | |
| RU2741874C1 (ru) | Литейный алюминиево-кальциевый сплав на основе вторичного сырья | |
| EP3950986A1 (en) | Aluminium casting alloy | |
| RU2648339C2 (ru) | Проводниковый алюминиевый сплав и изделие из него | |
| JP5325178B2 (ja) | 強度、導電率及び曲げ加工性に優れたＣｕ−Ｃｏ−Ｓｉ系銅合金及びその製造方法 | |
| KR101830338B1 (ko) | Cu-Ag 합금 소재의 제조방법 및 이 제조방법에 의해 제조된 Cu-Ag 합금 소재를 도체로 이용한 케이블 |