本發(fā)明涉及鋁合金電纜技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種中強(qiáng)高導(dǎo)鋁合金單線及其制備方法。
背景技術(shù)：
隨著“西電東送、南北互供、全國(guó)聯(lián)網(wǎng)”的戰(zhàn)略部署，輸電線路向遠(yuǎn)距離化、高壓化、大容量化發(fā)展，因此對(duì)于輸電導(dǎo)線提出了更高的要求。目前，我國(guó)高壓、超高壓和特高壓架空輸電線路常用鋼芯鋁絞線，該種導(dǎo)線的生產(chǎn)和應(yīng)用技術(shù)基本成熟，但其輸電線損高、耐腐蝕性能差，載流量低。較常規(guī)鋼芯鋁導(dǎo)線，中強(qiáng)度全鋁合金導(dǎo)線具有眾多優(yōu)點(diǎn)：①拉重比大，弧垂性好，投資低；②延伸率高，抗過(guò)載能力及疲勞特性好；③高溫性能好，強(qiáng)度損失少；④與ACSR相比，水平荷載相當(dāng)時(shí)，垂直荷載減少10%；⑤接續(xù)金具簡(jiǎn)單，施工方便。⑥硬度高、耐損傷；⑦電能損失少；⑧耐腐蝕性能和耐振性能好。因此，在輸電線路中使用中強(qiáng)度鋁合金導(dǎo)線符合建設(shè)“資源節(jié)約型，環(huán)境友好型”社會(huì)的發(fā)展要求，具備很好的社會(huì)效益，對(duì)自然環(huán)境的保護(hù)、電網(wǎng)建設(shè)的經(jīng)濟(jì)效益和安全運(yùn)行有著重要意義。
中強(qiáng)鋁合金單線主要有兩中：非熱處理型中強(qiáng)度鋁合金單線和熱處理型中強(qiáng)度鋁合金單線。盡管國(guó)內(nèi)近些年對(duì)中強(qiáng)鋁合金單線有大量研究和重視，與國(guó)外相比，在加工工藝和合金化上仍有很大差距。國(guó)內(nèi)主要針對(duì)熱處理型中強(qiáng)度鋁合金單線進(jìn)行了很多研究，合金開發(fā)主要還是Al-Mg-Si-X系的熱處理型。
經(jīng)檢索，公開號(hào)為104805321A的中國(guó)發(fā)明專利，該發(fā)明涉及一種中強(qiáng)高導(dǎo)鋁合金單線及其制備方法，其中：“該單線由下列重量百分比的元素組成: 鐵Fe為0.3~0.5%，鎂Mg 為0.2~0.3%，硅Si 為0.1~0.2%，混合稀土為0.03~0.5%，鈹Be 為0.08~0.12%其余為鋁?！痹搯尉€的制備方法為：“配制原材料放入熔煉爐中、升溫、攪拌、除氣熔煉、除渣、連鑄連軋成鋁合金桿材、拉絲機(jī)拉制成鋁合金單線。” 該鋁合金單線的抗拉強(qiáng)度達(dá)到240-255MPa，導(dǎo)電率可達(dá)到59.2%IACS以上，伸長(zhǎng)率達(dá)到2.0%-3.5%。該專利的缺點(diǎn)是鈹?shù)亩拘?、脆性、價(jià)格昂貴等限制了含鈹?shù)匿X合金線的生產(chǎn)和應(yīng)用。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，而提供一種抗拉強(qiáng)度高、電導(dǎo)率高的中強(qiáng)高導(dǎo)鋁合金單線及其制備方法。
本發(fā)明的目的是這樣實(shí)現(xiàn)的：一種中強(qiáng)高導(dǎo)鋁合金單線，所述的中強(qiáng)高導(dǎo)鋁合金單線的組分按照質(zhì)量百分比為：鎂Mg為0.30~0.50%，硅Si為0.30~0.60%，混合稀土RE為0.10~0.30%，鉺Er為0.05~0.30%，鍶Sr為0.01~0.05%，硼B(yǎng)為0.06~0.10%，鈦、釩、鉻、錳雜質(zhì)元素總和小于0.01%其他雜質(zhì)元素含量≤0.10%；其余為鋁。
2、如權(quán)利要求1所述的一種中強(qiáng)高導(dǎo)鋁合金單線，其特征在于：所述的混合稀土RE由下列元素組成：Ce:30~40%；La:60~70%。
3、一種中強(qiáng)高導(dǎo)鋁合金單線的制備方法，包括如下步驟：
步驟一：將預(yù)熱的重熔純鋁錠放入電阻爐內(nèi)，加熱使其熔化，并在720-750℃之間保溫；
步驟二：加入預(yù)熱好的純鎂和Al-Si中間合金，攪拌不低于10min；隨后加入預(yù)熱好的Al-B中間合金，攪拌不低于10min，并扒去浮渣；然后依次加入預(yù)熱好的Al-RE、Al-Er和Al-Sr中間合金，攪拌時(shí)間不低于20min；
步驟三：將爐內(nèi)溫度降溫至720℃，對(duì)熔體精煉3~5min；
步驟四：靜置10min，除去熔體表面的氧化物，對(duì)熔體施加脈沖電流，之后澆鑄制成鑄棒；
步驟五：將步驟四種制得的鑄棒均勻化處理，然后用立式擠壓機(jī)對(duì)均勻化態(tài)的鑄棒進(jìn)行擠壓，所述的擠壓機(jī)的溫度設(shè)置為400~440℃，制成合金棒材；
步驟六：用拉絲機(jī)將合金棒材拉制成直徑為3.55mm的鋁合金線，然后將鋁合金線進(jìn)行時(shí)效處理。
所述的步驟二中添加的Al-Si、Al-B、Al-RE、Al-Er和Al-Sr中間合金分別為Al-20Si、Al-3B 、Al-10RE、Al-6Er和Al-5Sr中間合金。
所述的步驟四中脈沖電流的參數(shù)設(shè)置為電壓200-300V，頻率10-15Hz。
所述的步驟五中的均勻化處理工藝為550℃下保溫7-10h。
所述的步驟六中時(shí)效處理工藝為175~200℃下保溫5~9h。
本發(fā)明的有益效果是：本發(fā)明所公開的中強(qiáng)高導(dǎo)鋁合金單線及其制備方法，在中強(qiáng)系A(chǔ)l-Mg-Si合金的基礎(chǔ)上加入B和RE元素，利用B、RE與雜質(zhì)元素的相互作用，除氣，除雜，實(shí)現(xiàn)熔體的凈化；RE還可以與AL、Fe、Si等形成化合物，可作為異質(zhì)形核核心細(xì)化晶粒；添加微量的Er可以細(xì)化合金鑄態(tài)晶粒，可以在保持合金的伸長(zhǎng)率基本不變的前提下，大幅度提高其室溫強(qiáng)度；Sr可以改變AL-Fe-Si相的形式，進(jìn)而影響元素在基體中的狀態(tài)，提高強(qiáng)度和導(dǎo)電率；同時(shí)對(duì)熔融態(tài)合金施加脈沖電流，可以提高形核率，從而使晶粒細(xì)化，還能使溶質(zhì)場(chǎng)趨于均勻，減少熔體形成氣孔和缺陷的幾率，提高組織致密性；通過(guò)對(duì)合金均勻化、固溶、時(shí)效溫度和時(shí)間進(jìn)一步優(yōu)化，對(duì)時(shí)效析出相的有效控制，從而制備出強(qiáng)度大于245MPa，導(dǎo)電率大于60.5%IACS，伸長(zhǎng)率大于3.9%的鋁合金單線。
具體實(shí)施例
下面結(jié)合實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步的說(shuō)明。
實(shí)施例1
一種中強(qiáng)高導(dǎo)鋁合金導(dǎo)線的制備方法：
以下列組分質(zhì)量百分比為例：鎂Mg為0.32%；硅Si為0.35%；混合稀土RE為0.10%；鉺Er為0.1%；鍶Sr為0.05%；硼B(yǎng)為0.06%；鈦、釩、鉻、錳雜質(zhì)元素總和小于 0.01%，其他雜質(zhì)元素含量≤0.10%，其余為鋁。
步驟一、將預(yù)熱的重熔純鋁錠放入電阻爐內(nèi)，加熱使其熔化，并在720-750℃之間保溫；
步驟二、加入預(yù)熱好的純鎂和Al-Si中間合金，攪拌不低于10min；隨后加入預(yù)熱好的Al-B中間合金，攪拌不低于10min，并扒去浮渣；加入預(yù)熱好的Al-RE、Al-Er和Al-Sr中間合金，攪拌時(shí)間不低于10min；降溫至720℃，對(duì)熔體精煉3~5min；
步驟三、靜置10min，除去熔體表面的氧化物，對(duì)熔體施加脈沖電流（脈沖電流參數(shù)為：電壓200V，頻率10Hz），之后澆鑄制成鑄棒；
步驟四、對(duì)鑄棒進(jìn)行均勻化處理（550℃下保溫7h）；用立式擠壓機(jī)對(duì)均勻化態(tài)的鑄棒進(jìn)行擠壓；擠壓溫度為430℃，制成棒材，之后對(duì)擠出的棒材進(jìn)行固溶處理制成合金棒；用拉絲機(jī)將合金棒拉制成直徑為3.55mm的鋁合金線，之后對(duì)鋁合金線進(jìn)行時(shí)效處理（180℃下保溫7h）。
實(shí)施例2
一種中強(qiáng)高導(dǎo)鋁合金導(dǎo)線的其制備方法：
以下列組分質(zhì)量百分比為例：鎂Mg為0.35%；硅Si為0.42%；混合稀土RE為0.20%；鉺Er為0.2%；鍶Sr為0.03%；硼B(yǎng)為0.08%；鈦、釩、鉻、錳雜質(zhì)元素總和小于 0.01%，其他雜質(zhì)元素含量≤0.10%，其余為鋁。
步驟同實(shí)施例1，其中脈沖電流工藝參數(shù)為：300V，10Hz；均勻化工藝參數(shù)為：550℃下保溫8h；時(shí)效工藝參數(shù)為：190℃下保溫8h。
實(shí)施例3
一種中強(qiáng)高導(dǎo)鋁合金導(dǎo)線的制備方法：
以下列組分質(zhì)量百分比為例：鎂Mg為0.38%；硅Si為0.45%；混合稀土RE為0.30%，鉺Er為0.4%；鍶Sr為0.01%；硼B(yǎng)為0.10%；鈦、釩、鉻、錳雜質(zhì)元素總和小于 0.01%，其他雜質(zhì)元素含量≤0.10%，其余為鋁。
步驟同實(shí)施例1，其中脈沖電流工藝參數(shù)為：300V，15Hz；均勻化工藝參數(shù)為：550℃下保溫9h；時(shí)效工藝參數(shù)為：200℃下保溫9h。
本專利采用D60K型數(shù)字金屬電導(dǎo)率測(cè)量?jī)x測(cè)出電導(dǎo)率，每個(gè)狀態(tài)試樣測(cè)5 次取其平均值；采用島津SHIMADZU/50KN電子萬(wàn)能拉伸試驗(yàn)機(jī)測(cè)試各試樣的拉伸性能，測(cè)定的拉伸強(qiáng)度取5 個(gè)試樣的平均值。測(cè)試結(jié)果如三種鋁合金導(dǎo)線性能對(duì)比表1所示。
表1 三種鋁合金導(dǎo)線性能對(duì)比
最后說(shuō)明的是，以上實(shí)施例僅用以說(shuō)明本發(fā)明的技術(shù)方案而非限制，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員對(duì)本發(fā)明的技術(shù)方案所做的其他修改或者等同替換，只要不脫離本發(fā)明技術(shù)方案的精神和范圍，均應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的權(quán)利要求范圍當(dāng)中。