【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及金属材料加工制造领域，具体涉及一种高电导率铝合金导线及其制备方法。
技术介绍
1、我国铜资源紧缺，大部分依赖进口，近年来铜价随着国际局势等方面因素剧烈波动严重影响我国对于铜的使用。我国铝资源与铝产业丰富，近年来我国电解铝产业急剧增加，部分地方出现电解铝产能过剩情况，电缆用铝合金导线开发一方面可以缓解铝产能过剩问题，另一方面导线作为电气工业重要基础材料之一，提高电导率降低线损已经成为电力行业迫切需要解决的重大问题。扩大铝合金电缆的应用，也是响应国家“以铝节铜”，对于电力行业的发展具有重要的战略意义。
2、目前，铝合金导线广泛应用于长距离输电线路、电力电缆、通信电缆等领域。在电缆领域，电力传输中都伴随电能损耗问题，导线的电导率每提升1％iacs，全国每年节约线损超70亿千瓦时，提高铝合金导体的导电性能，减少线路损耗，降低项目总成本一直是铝合金导线的重点研究方向。现有电缆用铝合金导线主要是以8系为主的铝合金导线。8系铝合金是以al-fe系为主的铝合金，其第二相多为大块且在晶界处偏聚的alfe相，这极度影响8系铝合金电导率的提升。由于8系铝合金是非热处理强化型铝合金，在铸态与热处理后抗拉强度与电导率并未有明显地提升，其抗拉强度与电导率无法兼顾，在性能上目前市场上大部分8系铝合金导线仅能勉强达到国家标准下限值，其开发潜力空间不大，很难通过常规手段打破强度-电导率的相互制约关系。而6系al-mg-si基铝合金导线，其优异的力学性能常常用于架空输电线的使用，现有的架空输电线要求导线抗拉强度≥300mpa，电导率≥53
3、中国专利cn103397226a公开一种元素组成含有al、si、mg、fe、cu、zn、b的铝合金导体，其组成元素的含量极低，特别是si元素含量仅为0.08～0.1％，相应的电导率仅为59.5～60％ iacs，且未提及该导体的力学性能。中国专利cn115948684b公开一种元素组成含al、si、mg、cu、mn、fe的铝合金导线，其中si含量为0.68-0.78％，mg元素含量为0.65～0.75％，电导率≥55％iacs，抗拉强度≥340mpa，mg元素的加入通过牺牲电学性能提升了力学性能，其电导率过低。中国专利cn107326230b公开一种元素组成含有al、fe、si、mg、cu、b、zn、sc、ru的铝合金导线，其组成主要元素为fe、si、mg、sc元素。其采用多元少量的策略进行合金化并且添加ru与sc等昂贵元素。fe含量为0.25～0.35％，si含量为0.1～0.3％，mg元素含量为0.2-0.4％，sc含量为0.2～0.34％，ru的含量为0.05～0.14％。电导率≥61.3％iacs，抗拉强度≥231mpa，伸长率≥13.2％。其力学与电学性能指标均高于国家标准gb/t30552-2014，其电导率与伸长率低于本专利技术。中国专利cn107267820a公开一种元素组成含有al、si、mg、fe、cu、sr、b的铝合金导体，其组成元素的含量极高，si含量达到3.8～4.0％，电导率达到60％ iacs，电导率要求没达到标准。因此在中低压使用的抗拉强度处于110～180mpa，电导率≥62％ iacs的高电导率铝合金导体方面还存在一定的空白，亟待加强该方面的进展。
4、目前，铝合金导线成分设计中，依旧参照“多元少量”原则进行合金化设计，加入少量合金元素在不明显降低其电导率的前提下，提高导线的力学性能。本专利技术通过调整合金化策略，通过“过剩si”理论在合金中加入过量si元素，形成与常见6系铝合金β相不同的纳米级过剩硅相弥散相，降低了合金元素的固溶度，减少了合金晶格畸变，从而明显地提升了合金电导率。在现有技术中，为了提升强度与电导率，在工艺上往往会采用热轧等高能耗、高成本的工艺。本专利技术设计的铝合金导体只需采用简单的“熔炼-精炼-均质化-冷变形-时效”工艺就能在提升铝合金导体强度，减少生产中断丝的发生几率，减少了废品率的同时，制备出高电导率的铝合金导线，为发展新一代的铝合金电缆提供了一种重要的芯线材料。
技术实现思路
1、本专利技术的目的在于克服现有技术的缺点，提供了一种高电导率铝合金导线及其制备方法，属于金属材料加工制造领域，该导体为一种“富硅低镁”的铝合金，其成分为al-xsi-ymg-zfe-mcu-n稀土re，其中0.4≤x≤1.2，0.05≤y≤0.3，0.05≤z≤0.15，m≤0.1，n≤0.5，x≥y。制备方法采用一种与合金新配方相匹配的“熔炼-精炼-均质化-冷变形-时效”工艺方法，在获得较高铝合金导线机械强度(≥110mpa)的同时，获得高的电导率(≥62％iacs)；该方法工艺流程简短，容易操作，制备成本低，便于工业化，导线适用于电力传输用中低压电缆；具备极好的应用推广前景。
2、为实现以上技术效果，采用如下技术方案：
3、一种高电导率铝合金导线，为al-si-mg基铝合金，名义组分为al-xsi-ymg-zfe-mcu-n稀土re，其中系数x，y，z，m，n分别为si、mg、fe、cu、稀土re在合金中的质量百分含量，0.4≤x≤1.2，0.05≤y≤0.3，0.05≤z≤0.15，m≤0.1，n≤0.5，x≥y。
4、一种高电导率铝合金导线的制备方法，是一种与“富硅低镁”配方相适应的“熔炼-精炼-均质化-冷变形-时效”加工方法；通过称量、熔炼、精炼、浇铸、均质化热处理、冷变形、时效处理步骤实现；具体包括以下步骤：
5、步骤s1：称量
6、按照质量比例称取纯al作为铝合金母材，称取si、mg、fe、cu、稀土re单质或其铝基中间合金作为合金剂，以及六氯乙烷作为精炼剂；
7、步骤s2：熔炼
8、将步骤s1中的纯al在反应容器中升温至730～770℃保温使铝全部熔化后保温10min，依次加入si、mg、fe、cu、稀土re的合金剂，每加入一种合金剂搅拌5min、静置5min；
9、步骤s3：精炼
10、将步骤s1中的六氯乙烷放入反应容器中，搅拌5min、静置5min后进行排渣，继续在730～770℃保温10min后进行浇铸；
11、步骤s4：浇铸
12、将步骤s3所得的熔体倒入已预热至200～400℃的模具中，在空气中自然冷却至室温，形成铝合金圆柱体铸棒；
13、步骤s5：均质化热处理
14、将步骤s4所得的铝合金圆柱体铸棒加热到510～560℃，保温时间1-6h，随炉冷却；
15、步骤s6：冷变形
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【技术保护点】
1.一种高电导率铝合金导线，其特征在于，所述铝合金导线为Al-Si-Mg基铝合金，名义组分为Al-xSi-yMg-zFe-mCu-n稀土RE，其中系数x，y，z，m，n分别为Si、Mg、Fe、Cu、稀土RE在合金中的质量百分含量，0.4≤x≤1.2，0.05≤y≤0.3，0.05≤z≤0.15，m≤0.1，n≤0.5，x≥y。
2.如权利要求1中所述的一种高电导率铝合金导线的制备方法，其特征在于，所述制备方法是一种与“富硅低镁”配方相适应的“熔炼-精炼-均质化-冷变形-时效”加工方法；通过称量、熔炼、精炼、浇铸、均质化热处理、冷变形、时效处理步骤实现；具体包括以下步骤：
3.如权利要求2中所述的一种高电导率铝合金导线的制备方法，其特征在于，所述稀土RE为Ce或者Er；所述步骤S2中的纯Al为固体金属或者铝液；当纯Al为铝液时，无需熔化，但仍然需要升温和保温。
4.如权利要求3中所述的一种高电导率铝合金导线的制备方法，其特征在于，所述纯Al等级为工业纯铝或以上级别；所述纯Al为固体金属时，为铝锭、铝颗粒或粉末。
5.如权利要求2中所述
6.如权利要求5中所述的一种高电导率铝合金导线的制备方法，其特征在于，所述铝基中间合金为块状、颗粒或粉末状。
7.如权利要求2中所述的一种高电导率铝合金导线的制备方法，其特征在于，所述步骤S1中六氯乙烷的加入量为合金总质量的0.5～1wt％。
8.如权利要求2中所述的一种高电导率铝合金导线的制备方法，其特征在于，所述步骤S2中反应容器是石墨、碳化硅或耐高温抗氧化陶瓷坩埚。
9.如权利要求2中所述的一种高电导率铝合金导线的制备方法，其特征在于，所述步骤S4中模具是高强石墨、陶瓷或钢铁模具。
10.如权利要求2中所述的一种高电导率铝合金导线的制备方法，其特征在于，所述铝合金导线同时满足室温电导率≥62％IACS，抗拉强度≥110MPa，伸长率≥15％。
...【技术特征摘要】
1.一种高电导率铝合金导线，其特征在于，所述铝合金导线为al-si-mg基铝合金，名义组分为al-xsi-ymg-zfe-mcu-n稀土re，其中系数x，y，z，m，n分别为si、mg、fe、cu、稀土re在合金中的质量百分含量，0.4≤x≤1.2，0.05≤y≤0.3，0.05≤z≤0.15，m≤0.1，n≤0.5，x≥y。
2.如权利要求1中所述的一种高电导率铝合金导线的制备方法，其特征在于，所述制备方法是一种与“富硅低镁”配方相适应的“熔炼-精炼-均质化-冷变形-时效”加工方法；通过称量、熔炼、精炼、浇铸、均质化热处理、冷变形、时效处理步骤实现；具体包括以下步骤：
3.如权利要求2中所述的一种高电导率铝合金导线的制备方法，其特征在于，所述稀土re为ce或者er；所述步骤s2中的纯al为固体金属或者铝液；当纯al为铝液时，无需熔化，但仍然需要升温和保温。
4.如权利要求3中所述的一种高电导率铝合金导线的制备方法，其特征在于，所述纯al等级为工业纯铝或以上级别；所述纯al为固体金属时，为铝锭、...
【专利技术属性】
技术研发人员：高锋，廖国安，李奥，张博文，王欣鹏，王南南，冯琴，
申请(专利权)人：广西大学，
类型：发明
国别省市：
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