【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于金属合金领域，具体涉及到一种稀土铝合金导体材料及其制备方法。
技术介绍
1、铝及铝合金因其重量轻、耐腐蚀、加工性能良好等优点，已广泛应用于电力传输和分配领域。纯铝的电导率高达约65％iacs(国际退火铜标准)，在导电性能方面具有显著优势。然而，纯铝的机械强度较低，限制了其在高强度要求的电力线路中的应用。
2、为提高铝导体的机械强度，通常在铝中添加合金元素，如镁、硅、铜等，形成铝合金。这些合金元素的添加虽然增强了机械性能，但往往会导致导电率的显著下降。例如，常见的铝镁硅合金的导电率通常只有约52％iacs。这种导电性能的降低会增加电力传输过程中的能量损耗，不利于提高电网的传输效率。随着现代社会对电能需求的不断增长，降低输电损耗、提高能源利用效率已成为电力行业的重要课题。因此，迫切需要一种既具有高机械强度又不牺牲导电性能的铝合金导体材料。在保持或接近纯铝导电率的同时，提高导体的机械强度，将有助于实现轻量化、高效能的电力传输系统，满足未来电网发展的需求。
3、通过适当的热处理(如时效处理)，使过饱和固溶体中的溶质原子析出，形成第二相颗粒。这些颗粒从基体中析出后，溶质原子在基体中的含量减少，晶格畸变减小；通过调整热处理参数，也会使析出相长大，界面面积减少；热处理还可以降低位错密度，也能够释放加工过程中累积的内应力，减少晶格畸变，降低对电子迁移的阻碍。热处理对铝合金导电性的影响是多方面的，需要在提高机械性能和保持高导电性之间取得平衡。
技术实现思路
1、
2、鉴于上述和/或现有技术中存在的问题，提出了本专利技术。
3、因此，本专利技术的目的是，克服现有技术中的不足，提供一种稀土铝合金导体材料。
4、为解决上述技术问题，本专利技术提供了如下技术方案：一种稀土铝合金导体材料，其特征在于：所述稀土铝合金导体材料包括镁、硅、硼和稀土元素，所述稀土元素包括镧、铈、钇、铒中的一种，其余为铝；
5、其中，以质量分数计，所述镁的质量分数为0.2％～0.8％，硅的质量分数为0.1％～0.5％，硼的质量分数为0.01％～0.15％，稀土元素的质量分数为0.1％～0.15％，其余为铝。
6、作为本专利技术所述稀土铝合金导体材料的一种优选方案，其中：：所述镁的质量分数为0.6％，硅的质量分数为0.5％，硼的质量分数为0.12％。
7、作为本专利技术所述稀土铝合金导体材料的一种优选方案，其中：所述稀土铝合金导体材料导电率为60％iacs。
8、本专利技术的再一个目的是，克服现有技术中的不足，提供一种稀土铝合金导体材料的制备方法。
9、为解决上述技术问题，本专利技术提供了如下技术方案：按照所述的质量百分比进行配料、熔炼、拔渣、除气处理后保温、浇铸再固溶处理、退火、时效处理后得到所述稀土铝合金导体材料。
10、作为本专利技术所述制备方法的一种优选方案，其中：所述熔炼温度为600℃～800℃。
11、作为本专利技术所述制备方法的一种优选方案，其中：所述保温时间为10～60min。
12、作为本专利技术所述制备方法的一种优选方案，其中：所述固溶处理温度为510℃，时间为1.5h。
13、作为本专利技术所述制备方法的一种优选方案，其中：所述退火处理温度为300℃～530℃，时间为8～12h。
14、作为本专利技术所述制备方法的一种优选方案，其中：所述时效处理温度为190℃，时间为8h。
15、本专利技术的另一个目的是，克服现有技术中的不足，提供一种稀土铝合金导体材料在电能传输领域中的应用。
16、本专利技术有益效果：
17、(1)本专利技术在铝合金中引入微量元素作为微合金化元素。这些微合金化元素的原子半径通常比铝大得多，在铝基体中的固溶度很低，避免了大量溶质原子引起的晶格畸变和电子散射，减少了对导电性的负面影响；并且他们的电子轨道(如4f、5d轨道)复杂，易于形成稳定的金属间化合物或第二相颗粒。这些第二相颗粒由于其尺寸和分布，可以有效阻碍位错运动，提高合金的强度，但又不会显著影响电子在基体中的迁移；同时微合金化元素形成的第二相颗粒通常具有高熔点和高稳定性，能在热处理和使用过程中保持其形态和分布。这些颗粒能细化晶粒、强化合金，但由于其与基体间的界面性质，对电子散射的影响十分有限；微合金化元素还能在晶界处偏聚，减少晶界能，抑制晶粒长大，稳定合金的组织结构。同时，这些元素有助于减少熔体中的杂质和气体含量，降低缺陷密度，进一步提高导电性。通过精确控制微合金元素的添加量，使其在铝合金中主要以独立的第二相形式存在，最大限度地减少溶质原子在基体中的固溶，降低晶格畸变和电子散射。这种设计思路在保持或接近纯铝导电率的同时，大幅提升了合金的机械性能，实现了高强度和高导电性的兼顾。
18、(2)本专利技术不同热处理方式减少了内应力和裂纹的产生，获得致密的铸件组织。铸造过程中，熔融金属迅速冷却会导致热应力积累，增加裂纹风险。预热模具可减少温差，降低冷却速度，从而减小内应力，防止铸件产生热裂和应力裂纹。在300℃下长期保温，会促使部分合金元素(如mg、si)缓慢析出，形成弥散分布的小颗粒析出相。这些析出相能强化合金，但由于其较小且分散，可能增加电子的散射。相对较低的温度，使得晶界移动和再结晶不明显。细小的析出相可能对位错运动有所阻碍，但有利于保持较稳定的电子迁移通道。在400℃较高温度下，析出相的形态和数量会发生变化，小颗粒析出相可能长大，降低界面面积。这会减少电子在界面处的散射，有利于导电性。较高的温度可以释放部分内应力，降低晶格畸变和位错密度，从而减少电子散射，提高导电性。在530℃下进行的短时间热处理属于固溶处理，大部分合金元素会重新溶解于基体中，形成过饱和固溶体。由于析出相被重新溶解，晶体结构趋于均匀，有助于降低电子散射。在后续270℃保温8小时过程中，溶质原子重新析出，形成弥散的第二相颗粒。析出相的分布较均匀，但由于温度低于300℃，其尺寸较小且数量较多，可能会增加一些电子散射，这样的热处理方案比较适合需要兼顾高导电性和力学性能的铝合金导体。本专利技术的固溶处理温度为510℃，时间为1.5h；通过溶解mg2si强化相，使合金中的溶质元素均匀分布在铝基体中。本专利技术的退火处理条件为300℃/12h或400℃/12h或530℃/2h+270℃/8h；300℃温度较低，适合用于消除铝合金在铸造或冷加工中可能产生的内应力。该温度不会显著改变强化相或晶粒大小，因此合金的强度不会显著下降，塑性适度改善。400℃的温度可以促进内部位错的恢复和再结晶，提高合金的塑性，并减小内应力。530℃的高温足以溶解合金中大部分的mg2si析出物，2小时的加热时间可以确保大部分析出物溶解，而不会导致晶粒的过度粗化。本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种稀土铝合金导体材料，其特征在于：所述稀土铝合金导体材料包括镁、硅、硼和稀土元素，所述稀土元素包括镧、铈、钇、铒中的一种，其余为铝；
2.如权利要求1所述的稀土铝合金导体材料，其特征在于：所述镁的质量分数为0.6％，硅的质量分数为0.5％，硼的质量分数为0.12％。
3.如权利要求1或2所述的稀土铝合金导体材料，其特征在于：所述稀土铝合金导体材料导电率为60％IACS。
4.如权利要求1～3所述稀土铝合金导体材料的制备方法，其特征在于：包括，按照如权利要求1～2中任一项所述的质量百分比进行配料、熔炼、拔渣、除气处理后保温、浇铸再固溶处理、退火、时效处理后得到所述稀土铝合金导体材料。
5.如权利要求4所述的制备方法，其特征在于：所述熔炼温度为600℃～800℃。
6.如权利要求4所述的制备方法，其特征在于：所述保温时间为10～60min。
7.如权利要求4所述的制备方法，其特征在于：所述固溶处理温度为510℃，时间为1.5h。
8.如权利要求4所述的制备方法，其特征在于：所述退火处理温度为30
9.如权利要求8所述的制备方法，其特征在于：所述时效处理温度为190℃，时间为8h。
10.如权利要求9所述的稀土铝合金导体材料在电能传输领域中的应用。
...【技术特征摘要】
1.一种稀土铝合金导体材料，其特征在于：所述稀土铝合金导体材料包括镁、硅、硼和稀土元素，所述稀土元素包括镧、铈、钇、铒中的一种，其余为铝；
2.如权利要求1所述的稀土铝合金导体材料，其特征在于：所述镁的质量分数为0.6％，硅的质量分数为0.5％，硼的质量分数为0.12％。
3.如权利要求1或2所述的稀土铝合金导体材料，其特征在于：所述稀土铝合金导体材料导电率为60％iacs。
4.如权利要求1～3所述稀土铝合金导体材料的制备方法，其特征在于：包括，按照如权利要求1～2中任一项所述的质量百分比进行配料、熔炼、拔渣、除气处理后保温、浇铸再固溶处理、退火、时效处理后得...
【专利技术属性】
技术研发人员：邓善全，王南南，边美华，王欣鹏，陈恒，高锋，彭家宁，冯琴，何雨茵，覃宋林，
申请(专利权)人：广西电网有限责任公司电力科学研究院，
类型：发明
国别省市：
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