一种耐热合金单丝及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种耐热合金单丝及其制备方法，所述合金单丝包括按质量百分数计的以下组分：Cu：0.01～0.05wt％，Sc：0.01～0.05wt％，B：0.01～0.03％wt，其余为Al和不可避免的杂质。本发明专利技术以纯度≥99.7％的工业铝锭为原材料，主要通过加入微量Sc元素改善合金微观组织与综合性能，并优化处理工艺，从而开发出导电率≥61％IACS(20℃)，抗拉强度≥160MPa，延伸率≥2.0％，长期耐热温度≥120℃，210℃保温1h强度残存率≥90％的耐热合金单丝。

A heat-resistant alloy monofilament and its preparation method

【技术实现步骤摘要】
一种耐热合金单丝及其制备方法
本专利技术涉及一种输电线路架空导线材料，具体涉及一种耐热合金单丝及其制备方法。
技术介绍
现代经济的飞速发展加速了电力工业的发展，也大大推动了输电线路的技术进步。架空输电导线作为输送电力的载体，在输电线路中占有极为重要的地位。随着我国经济建设的快速发展，电力需求逐年攀升。特别是在经济发达地区，线路走廊非常紧张，新建和扩建线路走廊十分困难，在现有的线路走廊条件下提高输电线路输送容量成为亟待解决的技术难题。耐热合金导线是一种性能良好的特种扩容导线，采用大容量耐热合金导线进行现有线路扩容改造，在尽量不更换杆塔的原则下，不但能提高线路的输送能力，并且能降低工程的整体造价。目前，现役的耐热合金导线产品导电率为60％IACS，难以满足远距离、大容量输电线路建设工程及电网扩容改造工程的需求。我国亟需研发高导电耐热合金导线以适应我国电力行业发展需要，本专利技术以纯度≥99.7％的工业铝锭为原材料，主要通过加入微量Mg、Ti、Re元素改善合金微观组织与综合性能，并优化处理工艺，开发出一种61％IACS耐热合金导单丝材料，解决现有耐热合金单丝及导线产品导电率低的技术难题，使耐热合金导线达到提高输送容量、降低输电线路损耗的目的，从而满足大容量输电线路及城市扩容改造的建设需求。
技术实现思路
本专利技术提供一种耐热合金单丝及其制备方法，其目的是通过加入微量Sc改善合金微观组织与综合性能，从而开发出导电率≥61％IACS(20℃)、抗拉强度≥160MPa、延伸率≥2.0％、长期耐热温度≥120℃(210℃保温1h强度残存率≥90％)的耐热合金导单丝。为实现上述目的，本专利技术采用以下技术方案：一种耐热合金单丝，所述合金单丝包括按质量百分数计的以下组分：Cu：0.01～0.05wt％；Sc：0.01～0.05wt％；B：0.01～0.03wt％；其余为Al和不可避免的杂质。优选的，所述合金单丝包括按质量百分数计的以下组分：Cu：0.02～0.04wt％；Sc：0.02～0.04wt％；B：0.01～0.03wt％；其余为Al和不可避免的杂质。优选的，所述合金单丝包括按质量百分数计的以下组分：Cu：0.03wt％；Sc：0.04wt％；B：0.02wt％；其余为Al和不可避免的杂质。进一步的，一种耐热合金单丝的制备方法，以下步骤：(1)将纯度≥99.7％的铝锭在730～750℃熔化后加入合金元素，得合金液；(2)于710～730℃下向步骤(1)的合金液中加入六氯乙烷，或吹入氮气或氩气精炼5～15min，静置10-20min后扒渣；(3)将步骤(2)的700～720℃合金液浇入金属型模具中得合金锭；(4)将步骤(3)所得合金锭在520～540℃下轧制得合金圆杆；(5)将步骤(4)所得合金圆杆拉制成φ3～4mm的合金单丝。优选的，所述步骤(1)中，铝锭完全熔化后依次加入B进行硼化处理、730～750℃下加入Cu和Sc，完全熔化后搅拌10～15min，静置15～20min。优选的，所述步骤(4)中，经5道次轧制将所述合金锭轧制成φ9.5mm的合金圆杆。优选的，所述步骤(5)中，所得合金单丝在200～300℃下保温1～6h。优选的，所述步骤(1)中，所述合金元素为Al-B、Al-Cu和Al-Sc中间合金。优选的，所述步骤(2)中，合金液中加入六氯乙烷的量为合金液总重量的0.5～1.0wt.％。优选的，所述步骤(2)中，合金液中加入六氯乙烷的量为合金液总重量的0.8wt.％。本专利技术采用的各合金元素的作用及机理如下：B：在众多的影响因素中，化学成分是影响铝导体电导率最基本的因素，因此降低杂质元素对电导率的影响是提高铝导体电导率的关键之举。杂质元素如果以固溶状态存在，对导电性能的影响更大。硼化处理是降低杂质含量的一种有效方法，即在合金中加入一定量的B元素后，能够和过渡族杂质元素Cr、Mn、V、Ti等发生反应，使之由固溶态转变为化合态并沉积于熔体底部，从而提高合金的导电性能。Sc：本专利技术中加入稀土Sc可以显著提高合金的导电率、强度和耐热性。Sc添加可以起到细化晶粒的作用；通过时效过程中，Sc能够促进析出强化。Cu：本专利技术中加入Cu元素，经过时效处理后能够析出Al2Cu相，从而达到析出强化的目的；同时，Al2Cu相作为耐热相可提高合金的耐热性能。与最接近的现有技术相比，本专利技术提供的技术方案具有以下优异效果：1.本专利技术通过在耐热合金中添加了微量Sc，不仅细化了晶粒，在时效过程中，Sc可促进Al2Cu相的非均匀析出，同时使杂质元素从固溶原子转变变为第二相，体提高了合金的综合性能。2.本专利技术通过优化制备工艺参数，在保证耐热合金单丝材料的力学性能和耐热性能的前提下提高导电率至61％IACS(20℃)。3.本专利技术的耐热合金单丝材料的抗拉强度≥160MPa，延伸率≥2.0％，长期耐热温度≥120℃，210℃保温1h强度残存率≥90％。具体实施方式下面结合具体的实施例，对本专利技术的技术方案进行清楚完整的描述，所描述的实施例仅是本专利技术的一部分实施例，而不是全部的实施例。本专利技术中的实施例的启发下，本领域的技术人员在不付出创造性劳动的前提下对本专利技术提供的实施例进行种种变更或修改，均属于申请待批的本专利技术的保护范围。实施例1一种耐热合金单丝，包含按质量百分数计的以下组分：Cu：0.01wt％；Sc：0.05wt％；B：0.01wt％；其余为Al和不可避免的杂质。上述合金单丝的制备和加工工艺，包括如下步骤：(1)将纯度≥99.7％的铝锭在730℃熔化后加入Al-B中间合金进行硼化处理；730℃加入Al-Cu、Al-Sc中间合金，完全熔化后搅拌15min，静置20min，制得合金液；(2)于710℃下向步骤(1)的合金液中吹入氮气，精炼15min；静置15min后扒渣；(3)于700℃将步骤(2)的合金液浇入金属型模具中得合金锭；(4)将步骤(3)所得合金锭在520℃轧制，经过5道次轧制成φ9.5mm的合金圆杆。(5)将步骤(4)所得合金圆杆拉制成φ4mm合金单丝；所述合金单丝在200℃下保温6h。实施例2一种耐热合金单丝，包含按质量百分数计的以下组分：Cu：0.05wt％；Sc：0.01wt％；B：0.015wt％；其余为Al和不可避免的杂质。上述合金单丝的制备和加工工艺，包括如下步骤：(1)将纯度≥99.7％的铝锭在740℃熔化后加入Al-B中间合金进行硼化处理；740℃加入Al-Cu、Al-Sc中间合金，完全熔化后搅拌10min，静置20min，制得合金液；(2)于720℃下向步骤(1)的合金液中吹入氩气，精炼10min；静置20min后扒渣；(3)于710℃将步骤(2)的合金液浇入金属型模具中得合金锭；(4)将步骤(3)所本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种耐热合金单丝，其特征在于，所述合金单丝包括按质量百分数计的以下组分：Cu：0.01～0.05wt％；Sc：0.01～0.05wt％；B：0.01～0.03wt％；其余为Al和不可避免的杂质。/n

【技术特征摘要】
1.一种耐热合金单丝，其特征在于，所述合金单丝包括按质量百分数计的以下组分：Cu：0.01～0.05wt％；Sc：0.01～0.05wt％；B：0.01～0.03wt％；其余为Al和不可避免的杂质。


2.根据权利要求1所述的耐热合金单丝，其特征在于，所述合金单丝包括按质量百分数计的以下组分：Cu：0.02～0.04wt％；Sc：0.02～0.04wt％；B：0.01～0.03wt％；其余为Al和不可避免的杂质。


3.根据权利要求1所述的耐热合金单丝，其特征在于，所述合金单丝包括按质量百分数计的以下组分：Cu：0.03wt％；Sc：0.04wt％；B：0.02wt％；其余为Al和不可避免的杂质。


4.一种权利要求1-3任一项所述的耐热合金单丝的制备方法，其特征在于，所述合金单丝的制备方法包括以下步骤：
(1)将纯度≥99.7％的铝锭在730～750℃熔化后加入合金元素，得合金液；
(2)于710～730℃下向步骤(1)的合金液中加入六氯乙烷，或吹入氮气或氩气精炼5～15min，静置10-20min后扒渣；
(3)将步骤(2)的700～720℃合金液浇入金属型模具中得合金...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈保安，杨长龙，祝志祥，张强，韩钰，潘学东，陈新，丁一，葛维春，张宏宇，李悦悦，马光，聂京凯，赵蕊，王晓芳，程灵，王广克，樊超，田一，
申请(专利权)人：国网辽宁省电力有限公司沈阳供电公司，全球能源互联网研究院有限公司，国网辽宁省电力有限公司，
类型：发明
国别省市：辽宁;21