一種非熱處理型中強度鋁合金單絲及其制備方法
【技術領域】
[0001] 本發明屬于電力行業輸電線路架空導線技術領域，具體涉及一種非熱處理型中強 度鋁合金單絲及其制備方法。
【背景技術】
[0002] 采用全鋁合金導線（AAAC)作為輸電線路較常規鋼芯鋁導線（ACSR)具有線路損耗 小，拉重比大、弧垂特性好，表面耐劃傷、施工簡單方便和耐蝕性能好、線路生命長等優點。 近年來對中強全鋁合金導線開展了大量研宄，由于生產工藝復雜，產品性能不穩定，使得非 熱處理型中強度鋁合金導線產品生產成本高、導電率較低，嚴重制約了非熱處理型鋁合金 導線的應用。
[0003] 因此，在保證力學性能的前提下，如何提高國內現有非熱處理型中強度鋁合金導 線的導電率，減少輸電線損，同時簡化生產工藝、降低生產成本成為目前中強度鋁合金導線 最為迫切的技術需求。
[0004] 基于以上研宄及應用背景，我們亟需開展高導電率非熱處理型中強度鋁合金導線 的合金成分與制備工藝研宄，以獲得合金配方及制備關鍵技術，為制備非熱處理型高導電 率中強度鋁合金導線提供技術支持，使其達到提高輸送容量、降低輸電線路損耗的目的，從 而滿足大容量輸電線路及城市擴容改造的建設需求。

【發明內容】

[0005] 本發明目的在于提供一種非熱處理型中強度鋁合金單絲及其制備方法，解決現有 非熱處理型中強度鋁合金生產工藝復雜，成本高，產品導電率低的技術難題。
[0006] 為實現上述目的，采取以下技術方案：
[0007] -種非熱處理型中強度鋁合金單絲，所述合金由按質量百分比計的以下原料組 成：Fe 0· 08 ~0· 15 %，Cu 0· 08 ~0· 15 %，Mg 0· 08 ~0· 15 %，B 0· 05 ~0· 15 %，Er 0· 05 ~0· 2%，Si 彡 0· 08%，（Cr+Mn+V+Ti)彡 0· 001%，余量為鋁。
[0008] 所述的非熱處理型中強度鋁合金單絲的第一優選方案，Er的重量百分比為 0· 08 ~0· 15%〇
[0009] 所述的非熱處理型中強度鋁合金單絲的制備方法，包括以下步驟：
[0010] 1)冶煉：于740~760°C下熔煉純度為99. 7%的鋁錠，以Al-B中間合金對鋁液進 行硼化處理，恪化Al-Fe、Al-Cu、Al-Er中間合金和純Mg ;
[0011] 2)除氣：向鋁合金液中吹隊3~lOmin，靜置20min后扒渣；
[0012] 3)澆鑄：將鋁合金液澆入銅模具中鑄成合金錠；
[0013] 4)制桿：將鋁合金錠于530°C下保溫lh，以熱軋的方式制成鋁合金桿；
[0014] 5)拉絲：以15_20m/s的速度對錯合金桿進行冷拉絲，通過每道次8~20%的變形 量拉制得到單絲。
[0015] 所述的非熱處理型中強度鋁合金單絲的制備方法的第一優選技術方案，步驟1) 所述硼化處理的溫度為750°C。
[0016] 所述的非熱處理型中強度鋁合金單絲的制備方法的第二優選技術方案，步驟2) 所述吹隊的時間為5min。
[0017] 所述的非熱處理型中強度鋁合金單絲的制備方法的第三優選技術方案，步驟3) 所述合金錠為22 X 22 X 380mm的長方體。
[0018] 所述的非熱處理型中強度鋁合金單絲的制備方法的第四優選技術方案，步驟4) 所述熱軋的道次為6 ;所述鋁合金桿為Φ9. 5mm的圓桿。
[0019] 所述的非熱處理型中強度鋁合金單絲的制備方法的第五優選技術方案，其特征在 于步驟5)所述單絲的直徑為3. 0~4. 0mm。
[0020] 各合金元素的作用及機理如下：
[0021] Fe(鐵）：在鋁合金導體材料中加入Fe元素可以提高鋁合金導體材料的強度，同時 提高鋁合金導體材料的耐熱性能，并且其導電性無明顯降低。但也有資料表明在實際生產 中，鋁合金導體材料中的Fe/Si比應為1. 3~1. 5,過高則會使其電阻率顯著升高，所以也應 該適當控制鐵的含量。
[0022] Cu (銅）：在鋁合金中Cu具有固溶強化作用，可以使鋁合金的力學性能提高，切削 性變好。鋁合金中添加少量的銅元素，可以在提高鋁合金強度的同時又能使其抗蝕性不發 生明顯的改變。
[0023] Mg(鎂）：鎂對鋁的強化是明顯的，每增加1%鎂，抗拉強度大約升高34MPa。在 Al-Mg-Si系合金中鎂和娃會形成Mg2Si強化相，對合金起到強化作用；同時，Mg2Si強化相 也會對合金的導電性能產生一定的影響。通常，當Mg含量較低時，合金的電導率較高而強 度較低，但鎂過量且經熱處理使Mg 2Si充分沉淀時，合金也有高的電導率。
[0024] B(硼）：化學成分是影響鋁導體電導率最基本的因素，因此降低雜質元素對電導 率的影響是提高鋁導體電導率的關鍵。雜質元素如果以固溶狀態存在，對導電性能具有更 大的影響。硼化處理是降低雜質含量的一種有效方法，即在鋁合金中加入一定量的B元素 后，能夠和過渡族雜質元素 Cr、Mn、V、Ti等發生反應，使之由固溶態轉變為化合態并沉積于 恪體底部，從而提尚錯合金的導電性能。
[0025] Er(鉺）：稀土元素 Er的加入可以提高鋁合金的強度，減少鋁合金的枝晶偏析，并 可顯著細化合金的晶粒組織，其對晶粒的細化機理與其添加量有關，當Er含量較低時，符 合傳統的稀土細化機理，當Er含量較高時，由于在熔體中形成了初生Al 3Er質點，在結晶形 核時可以作為非均質形核核心，從而可顯著細化晶粒組織；Er還可以與鋁合金中的部分雜 質元素反應，使雜質元素從原子態轉變為析出態，從而提高鋁合金的導電率。
[0026] Si(硅）：硅是鋁合金的最普通的合金元素之一，它能提高鋁合金的鑄造性能及焊 接流動性，還能使鋁合金有較高的力學性能，因為它在合金中能形成一些化合物，使合金成 為可熱處理強化。隨著Si含量升高，合金的電導率下降。這是由于提高合金中Si含量，鋁 基體中游離Si數量增加，而Si是半導體，較鋁基體的電阻率高得多，因此Si含量的提高減 少鋁基體的有效導電截面積，降低合金的電導率。
[0027] Cr、Mn、V、Ti :均為合金中的雜質元素。鋁導體中的Cr、Mn、V、Ti等雜質元素以固 溶態存在時，很容易吸收導體材料內的自由電子而填充它們不完整的電子層，這種傳導電 子數目的減少導致了鋁導體導電性的降低。研宄表明，每1% (Cr+Mn+V+Ti)的有害作用為 每1% Si對鋁導電性有害作用的5倍。由此可以看出嚴格控制這些元素的含量對保證鋁導 體的質量具有重要的實際應用意義。
[0028] 與現有技術相比，本發明具有如下優異效果：
[0029] 1)本發明由于優化合金成分并通過加入稀土元素，在保證合金強度的前提下提高 了鋁合金的導電率；
[0030] 2)簡化了中強度鋁合金的制備工藝，由此生產出的鋁合金導線單絲可以提高導電 率（59. 2% IACS，20°C )和增大工作強度（抗拉強度彡240MPa)。
【具體實施方式】
[0031] 所有實施方式都是采用現有的冶煉及擠壓設備。
[0032] 實施例1
[0033] 一種非熱處理型中強度鋁合金單絲，組分及其質量百分比為：
[0034] Fe 0.08% Cu 0.15% Mh 0.12% B 0.05% Er 0.12% Si 0.06% Cr+Mn+V+Ti 0.001% Al 余量
[0035] 上述非熱處理型中強度鋁合金單絲的制備方法，包括以下步驟：
[0036] 1)冶煉：于740°C下熔煉純度為99. 7%的鋁錠，再于750°C下以Al-B中間合金對 鋁液進行硼化處理，熔化Al-Fe、Al-Cu、Al-Er中間合金和純Mg并充分攪拌。
[0037] 2)除氣：向鋁合金液中吹N25min，靜置20min后扒渣。
[0038] 3)澆鑄：將鋁合金液澆入銅模具中鑄成22X 22X 380_的長方體合金錠。
[0039] 4)制桿：將鋁合金錠于530°C下保溫lh，熱軋6道次制成Φ9. 5mm的圓鋁合金桿。
[0040] 5)拉絲：以15m/s的速度對錯合金桿進行冷拉絲，拉制得到4. Omm單絲。
[0041] 制備出的非熱處理型高導電率中強度鋁合金單絲導電率為59. 21% IACS，抗拉強 度為243MPa，延伸率為2. 22 %。
[0042] 實施例2
[0043] 一種非熱處理型中強度鋁合金單絲，組分及其質量百分比為：
[0044] 0.12% Cu 0.08% Mg 0.15%