一种高强度石墨烯稀土铝合金导线制造技术

本发明专利技术公开了一种高强度石墨烯稀土铝合金导线，铝合金基体的组分按质量百分数包括：Y：0.05‑0.08％、Er：0.05‑0.08％、Pr：0.01‑0.03％、Cu：1‑1.5％、Si：0.15‑0.2％、Cr：0.15‑0.25％、Ca：0.05‑0.1％、Mn：0.15‑0.25％、Fe：0.1‑0.25％、Ni：0.15‑0.2％、Zn：0.2‑0.45％、Ti：0.08‑0.15％、Sr：0.035‑0.045％、Zr：0.07‑0.12％，其余为Al。本发明专利技术提出的一种高强度石墨烯稀土铝合金导线，具有良好的强度、韧性等力学性能，同时具有良好的耐高温、抗冲击性和导电性。

High strength graphene rare earth aluminum alloy wire

The invention discloses a high strength graphite rare earth wire Aluminum Alloy, Aluminum Alloy matrix components include: Y:0.05 to the mass percentage of 0.08%, 0.08%, Pr:0.01 Er:0.05 0.03%, Cu:1 1.5%, Si:0.15 0.2%, Cr:0.15 0.25%, Ca:0.05 0.1%, Mn:0.15 0.25%, Fe:0.1 0.25%, Ni:0.15 0.2%, Zn:0.2 0.45%, Ti:0.08 0.15%, Sr:0.035 0.045%, Zr:0.07 0.12%, the rest is Al. The invention provides a high-strength graphene rare-earth aluminum alloy wire, which has good mechanical properties, such as strength, toughness, etc., and has good resistance to high temperature, impact resistance and electric conductivity.

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及金属材料
，尤其涉及一种高强度石墨烯稀土铝合金导线。
技术介绍
铝合金由于具有密度小、强度大及加工性能好，在航空、航天、建筑等领域得到广泛应用。铝在地壳中的储量极为丰富，约占地壳总质量的7.45％左右，含量排在氧元素、硅元素之后，位居第三。常规的铝合金导线的强度和导电性不高，限制了其在线路中的大规模使用。
技术实现思路
基于
技术介绍
存在的技术问题，本专利技术提出了一种高强度石墨烯稀土铝合金导线，其配方合理，具有良好的强度、韧性等力学性能，同时具有良好的耐高温、抗冲击性和导电性。本专利技术提出的一种高强度石墨烯稀土铝合金导线，包括铝合金基体和石墨烯，铝合金基体的组分按质量百分数包括：Y：0.05-0.08％、Er：0.05-0.08％、Pr：0.01-0.03％、Cu：1-1.5％、Si：0.15-0.2％、Cr：0.15-0.25％、Ca：0.05-0.1％、Mn：0.15-0.25％、Fe：0.1-0.25％、Ni：0.15-0.2％、Zn：0.2-0.45％、Ti：0.08-0.15％、Sr：0.035-0.045％、Zr：0.07-0.12％，其余为Al。具体实施例中，Y的质量百分数还可以为0.055％、0.06％、0.065％、0.07％、0.075％，Er的质量百分数还可以为0.055％、0.06％、0.065％、0.07％、0.075％，Pr的质量百分数还可以为0.015％、0.02％、0.025％、0.028％，Cu的质量百分数还可以为1.1％、1.15％、1.2％、1.25％、1.3％、1.35％、1.4％、1.45％，Si的质量百分数还可以为0.16％、0.17％、0.18％、0.185％，Cr的质量百分数还可以为0.17％、0.19％、0.2％、0.22％、0.24％，Ca的质量百分数还可以为0.055％、0.06％、0.065％、0.7％、0.8％、0.9％，Mn的质量百分数还可以为0.18％、0.2％、0.21％、0.22％、0.23％、0.24％，Fe的质量百分数还可以为0.12％、0.15％、0.18％、0.2％、0.22％、0.24％，Ni的质量百分数还可以为0.16％、0.17％、0.175％、0.18％、0.19％，Zn的质量百分数还可以为0.22％、0.25％、0.28％、0.3％、0.35％、0.4％、0.42％，Ti的质量百分数还可以为0.1％、0.11％、0.12％、0.13％、0.14％，Sr的质量百分数还可以为0.038％、0.04％、0.042％、0.044％，Zr的质量百分数还可以为0.08％、0.09％、0.1％、0.11％，余量为Al。优选地，石墨烯在高强度石墨烯稀土铝合金导线中的含量为0.3-0.8％。优选地，铝合金基体的组分中，Y、Er、Pr的质量百分数满足如下关系式：0.14％≤Y+Er+Pr≤0.16％。优选地，铝合金基体的组分中，Si、Ca、Sr的质量百分数满足如下关系式：0.2％≤0.6×Si+Ca+Sr≤0.235％。优选地，铝合金基体的组分中，Mn、Ti、Zr的质量百分数满足如下关系式：0.36％≤Mn+Ti+Zr≤0.46％。优选地，石墨烯按照以下工艺进行制备：在高锰酸钾溶液中加入天然石墨和浓硫酸，在18-25℃下反应，得到氧化石墨烯溶液；在去离子水中加入氧化石墨烯溶液，升温至80-90℃，除去氧化锰，洗涤，再与去离子水混合，超声处理，加入过量硫酸锌-硫酸铝溶液，充分搅拌，再加入柠檬酸钠，洗涤，烘干，得到石墨烯。优选地，石墨烯按照以下工艺进行制备：按重量份在40-50份高锰酸钾溶液中加入10-15份天然石墨和5-6份浓硫酸，在18-25℃下反应2-3h，得到氧化石墨烯溶液；在20-30份去离子水中加入20-30份氧化石墨烯溶液，升温至80-90℃，反应40-60min，除去氧化锰，用去离子水洗涤3-4次，再与去离子水混合，超声处理80-100min，加入过量硫酸锌-硫酸铝溶液，充分搅拌，再加入8-10份柠檬酸钠，反应60-80min，洗涤，烘干，得到石墨烯。优选地，天然石墨的粒度为250-300目，且天然石墨中固定碳含量≥99％。优选地，高锰酸钾的浓度≥99.6％，浓硫酸的浓度≥96.5％。优选地，硫酸锌-硫酸铝溶液中，硫酸锌的浓度为0.05-0.08mol/L，硫酸铝的浓度为0.15-0.2mol/L。本专利技术采用常规工艺制得。本专利技术在对石墨烯的制备过程中，通过合理设置反应条件，使得石墨烯的团聚程度降到最低，加入过量硫酸锌-硫酸铝溶液，硫酸锌、硫酸铝中的锌离子和铝离子被还原为单质锌、氧化锌和单质铝、氧化铝吸附在石墨烯上，提高了石墨烯的密度，同时附着了单质锌、氧化锌、单质铝、氧化铝颗粒的石墨烯与铝合金基体的润湿性也得到很大提高，与铝合金基体结合良好，大大提高铝合金导线的强度、韧性、抗氧化性、耐腐蚀性、耐高温性和导电性；本专利技术在铝合金基体中通过加入Mn、Ti和Zr，并控制其在铝合金基体中的含量，在铝合金导线中形成MnAl6相、Al3Ti相和Al3Zr相，弥散分布在铝合金导线中，各强化相均匀沉淀，起到固溶强化和时效强化效果，同时细化了铝合金导线的组织结构，且能溶解杂质铁，减小Fe对铝合金导线的有害影响，提高了铝合金导线的抗拉强度、屈服强度、抗腐蚀性、热加工性、耐压性和导电性；Si、Ca和Sr配合，并使Si、Ca、Sr的质量百分数满足0.2％≤0.6×Si+Ca+Sr≤0.235％，能有效减小初晶硅粒子尺寸，提高铝合金导线的力学性能、耐腐蚀性、热加工性能、抗冲击性和导电性，与Y、Er、Pr配合，使铝合金导线熔铸时成分过冷，阻止铝合金导线再结晶，提高铝合金导线再结晶温度，并能显著细化再结晶晶粒，减少二次晶间距，提高铝合金导线的致密度，与石墨烯配合，石墨烯与铝合金基体形成良好的结合界面，阻碍结合界面受力过程中的位错移动和裂纹扩展，减少铝合金导线中的气体和夹杂，进一步细化晶粒，提高铝合金导线的致密度，并促进夹杂相趋于球化，同时降低铝合金液的表面张力，增加铝合金液的流动性，提高铝合金导线的热加工性能，Si、Ca、Sr、Y、Er、Pr和石墨烯配合，进一步改善铝合金导线的性能，提高了铝合金导线的韧性和降低铝合金导线应力腐蚀开裂敏感性，同时显著提高铝合金导线的强度、硬度、耐高温性、耐腐蚀性、耐磨性能和导电性，延长了铝合金导线的使用寿命。本专利技术提出的一种高强度石墨烯稀土铝合金导线，其配方合理，具有良好的强度、韧性等力学性能，同时具有良好的耐高温、抗冲击性和导电性。具体实施方式下面，通过具体实施例对本专利技术的技术方案进行详细说明。实施例1本专利技术提出的一种高强度石墨烯稀土铝合金导线，包括铝合金基体和石墨烯，铝合金基体的组分按质量百分数包括：Y：0.05％、Er：0.08％、Pr：0.01％、Cu：1.5％、Si：0.15％、Cr：0.25％、Ca：0.1％、Mn：0.15％、Fe：0.1％、Ni：0.2％、Zn：0.2％、Ti：0.15％、Sr：0.035％、Zr：0.12％，其余为Al；石墨烯在高强度石墨烯稀土铝合金导线中的含量为0.4％。实施例2本专利技术提出的一种高强度石墨烯稀土铝合金导线，包括铝合金基体和石墨烯，铝合金基体的组分按质本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种高强度石墨烯稀土铝合金导线，其特征在于，包括铝合金基体和石墨烯，铝合金基体的组分按质量百分数包括：Y：0.05‑0.08％、Er：0.05‑0.08％、Pr：0.01‑0.03％、Cu：1‑1.5％、Si：0.15‑0.2％、Cr：0.15‑0.25％、Ca：0.05‑0.1％、Mn：0.15‑0.25％、Fe：0.1‑0.25％、Ni：0.15‑0.2％、Zn：0.2‑0.45％、Ti：0.08‑0.15％、Sr：0.035‑0.045％、Zr：0.07‑0.12％，余量为Al。

【技术特征摘要】
1.一种高强度石墨烯稀土铝合金导线，其特征在于，包括铝合金基体和石墨烯，铝合金基体的组分按质量百分数包括：Y：0.05-0.08％、Er：0.05-0.08％、Pr：0.01-0.03％、Cu：1-1.5％、Si：0.15-0.2％、Cr：0.15-0.25％、Ca：0.05-0.1％、Mn：0.15-0.25％、Fe：0.1-0.25％、Ni：0.15-0.2％、Zn：0.2-0.45％、Ti：0.08-0.15％、Sr：0.035-0.045％、Zr：0.07-0.12％，余量为Al。2.根据权利要求1所述高强度石墨烯稀土铝合金导线，其特征在于，石墨烯在高强度石墨烯稀土铝合金导线中的含量为0.3-0.8％。3.根据权利要求1所述高强度石墨烯稀土铝合金导线，其特征在于，铝合金基体的组分中，Y、Er、Pr的质量百分数满足如下关系式：0.14％≤Y+Er+Pr≤0.16％。4.根据权利要求1所述高强度石墨烯稀土铝合金导线，其特征在于，铝合金基体的组分中，Si、Ca、Sr的质量百分数满足如下关系式：0.2％≤0.6×Si+Ca+Sr≤0.235％。5.根据权利要求1所述高强度石墨烯稀土铝合金导线，其特征在于，铝合金基体的组分中，Mn、Ti、Zr的质量百分数满足如下关系式：0.36％≤Mn+Ti+Zr≤0.46％。6.根据权利要求1所述高强度石墨烯稀土铝合金导线，其特征在于，石墨烯按照以下工艺...

【专利技术属性】
技术研发人员：叶明高，
申请(专利权)人：安徽南洋新材料科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：安徽;34