一种高电阻Al-Mg-Mn-Ti铝合金及其制备工艺制造技术

本发明专利技术提供了一种高电阻Al

【技术实现步骤摘要】
一种高电阻Al
‑
Mg
‑
Mn
‑
Ti铝合金及其制备工艺


[0001]本专利技术涉及有色金属材料
，具体地，涉及一种高电阻Al
‑
Mg
‑
Mn
‑
Ti铝合金及其制备工艺。

技术介绍

[0002]采暖发热电缆由于具有安全、方便、舒适、环保等特点，因此被称为冬季最理想的采暖方式，其需求量也不断增加。目前，常用采暖发热电缆中的电热合金材料有镍铬、镍铬铁以及铁铬铝合金，近年来由于镍、铬资源逐渐缺乏，采暖发热电缆的成本也越来越高，限制了其使用。
[0003]我国铝资源相对丰富且国内电解铝产能严重过剩，而且铝及铝合金具有密度小、耐腐蚀、比强度和比刚度高、热膨胀系数低以及尺寸稳定性较好等优点。
[0004]因此，为了实现发热电缆的低成本和轻量化，需要开发一种新的高电阻铝合金，试图“以铝代镍、铬”制备电热合金，对于发热电缆的广泛使用具有重要的意义。
[0005]经检索发现，公布号为CN103328668A的中国专利，公开了一种韧性优异的高电阻铝合金铸件，具有以下组成，含有Si:11.0
‑
13.0％、Fe：0.2
‑
1.0％、Mn：0.2
‑
2.2％、Mg：0.7
‑
1.3％、Cr：0.5
‑
1.3％和Ti:0.1
‑
0.5％，剩余部分包括Al和不可避免的杂质。但是，上述专利中制备的铝合金的电阻率和延伸率存在不足，无法达到制备发热电缆中的电热合金对电阻率和延伸率的性能要求。

技术实现思路

[0006]针对现有高电阻铝合金中电阻率和断裂伸长率技术中的缺陷，本专利技术的目的是提供一种具有更高电阻率的Al
‑
Mg
‑
Mn
‑
Ti铝合金及其制备工艺。
[0007]根据本专利技术的第一个方面，提供一种高电阻Al
‑
Mg
‑
Mn
‑
Ti铝合金，所述铝合金由以下质量百分含量的元素组成：Mg为4.0％
‑
5.0％、Mn为1.5％
‑
2.5％、Ti为0.04％
‑
0.10％、Fe为0.03％
‑
0.07％、Si为0.03％
‑
0.11％，不可避免的杂质总和≤0.15％，余量为Al。
[0008]优选地，所述铝合金由以下质量百分含量的元素组成：Mg为4.5％
‑
4.8％、Mn为1.7％
‑
2.0％、Ti为0.05％
‑
0.08％、Fe为0.03％
‑
0.05％、Si为0.03％
‑
0.10％，不可避免的杂质总和≤0.15％，余量为Al。
[0009]优选地，铸态下，所述铝合金的电阻率达到9.5～10.4
×
10
‑2Ω
·
mm2·
m
‑1。
[0010]优选地，铸态下，所述铝合金的抗拉强度为257MPa
‑
277MPa，屈服强度为127MPa
‑
156MPa，断裂伸长率7％
‑
20％。
[0011]本专利技术第二个方面，提供一种所述的高电阻Al
‑
Mg
‑
Mn
‑
Ti铝合金的制备工艺，包括以下步骤：
[0012]步骤1，合金熔炼：
[0013]在电阻炉中，先加入工业纯铝，温度升至500℃～600℃时，加入覆盖剂，之后过热到750℃～800℃，加入Al
‑
Mn中间合金，当所述Al
‑
Mn中间合金全部熔化，搅拌熔体，调整熔
体温度到720℃～730℃，在Ar气保护下加入Al
‑
Mg中间合金，当所述Al
‑
Mg合金熔化后，搅拌Al
‑
Mn
‑
Mg合金熔体，加入Al
‑
Ti中间合金，当所述Al
‑
Ti合金熔化后，充分搅拌，然后除气精炼，停电，静置熔体；熔体温度为710℃～720℃时出炉浇铸，得到Al
‑
Mg
‑
Mn
‑
Ti合金；
[0014]步骤2，重熔浇铸：
[0015]将步骤1制备得到的所述Al
‑
Mg
‑
Mn
‑
Ti合金加入中频感应炉，通Ar气保护，温度升至710℃～720℃，保温，当合金全部熔化，注入片状铜模冷却，获得所述Al
‑
Mg
‑
Mn
‑
Ti铝合金。
[0016]优选地，步骤1中所述除气精炼，是指：将合金熔体的温度调整至720℃
‑
730℃，向所述合金熔体中加入C2Cl6精炼剂进行精炼，之后静置除渣除气。
[0017]优选地，所述工艺还包括：熔炼之前，将所述工业纯铝、所述Al
‑
Mn中间合金、所述Al
‑
Mg中间合金、所述Al
‑
Ti中间合金在烘干箱中150℃
‑
250℃温度下保温60min
‑
120min，保证合金足够干燥；将浇注用所述片状铜模在烘干箱中150℃
‑
250℃下保温60min
‑
120min，取出备用。
[0018]优选地，所述工艺还包括：在熔炼之前，将所述电阻炉的石墨黏土坩埚在200℃、400℃、600℃和800℃下分别烘60min，保证所述石墨黏土坩埚充分干燥和高温下无裂纹。
[0019]优选地，步骤1中在除气精炼之前，将除渣过程中使用的扒渣工具及精炼用钟罩除锈涂上氧化锌涂料，并烘干。
[0020]目前利用铝合金良好的导电性将其用于架空导线的研究较多，而用于电热合金的高电阻铝合金研究较少，本专利技术根据铝合金中各合金元素的作用，“以铝代镍、铬”制备得到一种高电阻铝合金。
[0021]具体的，本专利技术研究表明：Zr、Cr、V、Mn、Li和Ti等元素对铝合金导体材料的电阻率有严重的影响，且合金元素固溶于铝基体中对电阻率的影响较大。Mn元素是铝基体中常见的添加元素，Mn在Al中的最大固溶度为1.82％，高于Zr、Cr、V、Ti、Si、Fe等；在固溶状态下，Mn对电阻率影响高于Ti、Mg、Fe、Si；在析出状态下，Mn对电阻率的影响高于V、Ti、Si、Mg、Fe。Al
‑
Mn合金在结晶过程中过冷度很大，因此在快速冷却过程中，Mn会在Al中形成过饱和固溶体，Mn原子固溶在铝合金中打破铝点阵的周期性，使点阵产生畸变，电子被Mn原子偏转而增加电阻率。
[0022]Mg是提高Al合金力学性能的常本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种高电阻Al
‑
Mg
‑
Mn
‑
Ti铝合金，其特征在于，所述铝合金由以下质量百分含量的元素组成：Mg为4.0％
‑
5.0％、Mn为1.5％
‑
2.5％、Ti为0.04％
‑
0.10％、Fe为0.03％
‑
0.07％、Si为0.03％
‑
0.11％，不可避免的杂质总和≤0.15％，余量为Al。2.根据权利要求1所述的一种高电阻Al
‑
Mg
‑
Mn
‑
Ti铝合金，其特征在于，所述铝合金由以下质量百分含量的元素组成：Mg为4.5％
‑
4.8％、Mn为1.7％
‑
2.0％、Ti为0.05％
‑
0.08％、Fe为0.03％
‑
0.05％、Si为0.03％
‑
0.10％，不可避免的杂质总和≤0.15％，余量为Al。3.根据权利要求1或2所述的一种高电阻Al
‑
Mg
‑
Mn
‑
Ti铝合金，其特征在于，铸态下，所述铝合金的电阻率达到9.5～10.4
×
10
‑2Ω
·
mm2·
m
‑1。4.根据权利要求1或2所述的一种高电阻Al
‑
Mg
‑
Mn
‑
Ti铝合金，其特征在于，铸态下，所述铝合金的抗拉强度为257MPa
‑
277MPa，屈服强度为127MPa
‑
156MPa，断裂伸长率7％
‑
20％。5.一种权利要求1
‑
4中任一项所述的高电阻Al
‑
Mg
‑
Mn
‑
Ti铝合金的制备工艺，其特征在于，包括以下步骤：步骤1，合金熔炼：在电阻炉中，先加入工业纯铝，温度升至500℃～600℃时，加入覆盖剂，之后过热到750℃～800℃，加入Al
‑
Mn中间合金，当所述Al
‑
Mn中间合金全部熔化，搅拌熔体，调整熔体温度到720℃～730℃，在Ar气保护下加入Al
‑
Mg中间合金，当所述Al
‑
M...

【专利技术属性】
技术研发人员：高海燕，薛菁，王俊，康茂东，
申请(专利权)人：上海交通大学，
类型：发明
国别省市：