本发明属于铝合金材料
技术领域：
，具体涉及一种汽车高压线用铝合金导体材料、制备方法及应用。
背景技术：
：近年来有色金属，特别是轻金属及其合金的应用得到了越来越多人的关注，其中铝及铝合金的应用最为引人注目，车内高压线主要在新能源车内部，电池与电机，以及其它电控系统间的电气连接于车内用线，在狭小的空间安装这些电缆，对电缆的弯曲、柔软性要求更高，要求电缆在局部的弯曲半径达到4倍电缆外径以下，用铝合金做导体与铜做导体，一是电缆制造成本下降；二是电缆弯曲性能有很大提高，最后最主要的就是满足车企主机厂对于轻量化的要求。因此，铝合金导体材料的研究势在必行。铝合金杆在生产过程中，通过测试其抗拉强度、断裂延伸率、导电率，研究合金元素铁、铜、镁、铈对稀土铝合金导体材料力学性能与导电性能的影响，旨在获得一种具有高导电性和良好机械性能的铝合金导体材料及其制备方法。技术实现要素：本发明的目的在于克服现有技术中的缺陷，提供一种成本低、机械强度高、伸长率大、电阻率小、尤其适用于车内高压铝合金电缆的一种汽车高压线用铝合金导体材料、制备方法及应用。本发明的目的是这样实现的：该铝合金导体材料按质量百分比计，包含以下组分：fe0.1～0.5wt％、si0.05～0.1wt％、cu0.01～0.5wt％、mg0.01～0.3wt％、b0.01～0.03wt％、稀土金属0.05～0.25wt％、余量的铝及不可避免的杂质；所述的稀土金属选自y或ce中的任意之一或两种。一种汽车高压线用铝合金导体材料，该铝合金导体材料按质量百分比计，包含以下组分：fe0.3wt％、si0.08wt％、cu0.4wt％、mg0.2wt％、b0.02wt％、稀土金属0.15wt％、余量的铝及不可避免的杂质；所述的稀土金属为y。一种汽车高压线用铝合金导体材料，该铝合金导体材料按质量百分比计，包含以下组分：fe0.2wt％、si0.09wt％、cu0.35wt％、mg0.18wt％、b0.02wt％、稀土金属0.2wt％、余量的铝及不可避免的杂质；所述的稀土金属为ce。一种汽车高压线用铝合金导体材料，该铝合金导体材料按质量百分比计，包含以下组分：fe0.1wt％、si0.1wt％、cu0.25wt％、mg0.09wt％、b0.03wt％、稀土金属0.25wt％、余量的铝及不可避免的杂质；所述的稀土金属为y和ce，y和ce的质量比为1∶2。一种汽车高压线用铝合金导体材料的制备方法，包括如下步骤：步骤一：熔炼：将工业纯铝锭升温至700～750℃将铝锭熔化并进行第一次保温，在第一次保温的过程中向铝溶液内加入铝铁合金和铝镁硅合金，并升温至750～780℃后进行第二次保温，至合金溶液全部熔化；所述的第二次保温的时间为2小时；步骤二：步骤一中的合金溶液全部熔化后将合金溶液的温度降低到600～650℃，然后添加铜、硼及稀土金属并进行充分搅拌，保证铝合金溶液的均匀性；步骤三：步骤二中的铝合金溶液全部熔融经充分搅拌均匀后加入精炼剂、除渣剂进行精炼、除渣工作，并将废渣处理后对铝合金溶液进行第三次保温，第三次保温的时间为30～60分钟；所述的精炼剂和除渣剂重量与铝合金溶液的重量之比为30～35∶10000；步骤四：连铸连轧，步骤三中的第三次保温结束后铝合金溶液出炉，经过连续浇注，冷却成型制成铝合金锭，并经过连续轧制将铝合金锭制成9.0～9.5mm铝合金杆；步骤五：拉丝绞线退火，将步骤四中所述的9.0～9.5mm铝合金杆经过拉丝制成铝合金单线，并通过绞合成铝合金绞线，之后在退火炉中经过300～330℃的温度下退火3～5小时，即制得本发明。一种汽车高压线用铝合金导体材料的制备方法，包括如下步骤：步骤一：熔炼：将工业纯铝锭升温至700℃将铝锭熔化并进行第一次保温，在第一次保温的过程中向铝溶液内加入铝铁合金和铝镁硅合金，并升温至770℃后进行第二次保温，至合金溶液全部熔化；所述的第二次保温的时间为2小时；步骤二：步骤一中的合金溶液全部熔化后将合金溶液的温度降低到620℃，然后添加铜、硼及稀土金属并进行充分搅拌，保证铝合金溶液的均匀性；步骤三：步骤二中的铝合金溶液全部熔融经充分搅拌均匀后加入精炼剂、除渣剂进行精炼、除渣工作，并将废渣处理后对铝合金溶液进行第三次保温，第三次保温的时间为30分钟；所述的精炼剂和除渣剂重量与铝合金溶液的重量之比为35∶10000；步骤四：连铸连轧，步骤三中的第三次保温结束后铝合金溶液出炉，经过连续浇注，冷却成型制成铝合金锭，并经过连续轧制将铝合金锭制成9.3mm铝合金杆；步骤五：拉丝绞线退火，将步骤四中所述的9.3mm铝合金杆经过拉丝制成铝合金单线，并通过绞合成铝合金绞线，之后在退火炉中经过300℃的温度下退火3小时，即制得本发明。本发明还提供了上述铝合金导体材料在汽车高压线中的应用。本发明中稀土金属选自y(钇)或ce(铈)中的任意之一或两种，当本发明中稀土元素的含量大于0.05％而小于0.25％时，随着钇元素或铈元素含量的增加，铝合金导体材料的断裂延伸率会逐渐提高，导电率会逐渐增大。本发明在合金中加入了少量的铁和铜，铁主要起到了强化铝合金强度的作用，特别是增加了铝合金的拉伸强度、屈服极限以及抗压蠕变性能，而且铁对铝的电导率影响较小；另外铜还有改善合金的加工性能，提高铝合金的耐蠕变性及和热稳定性，但加入的含量均应控制在一定的范围内。另外，本发明在合金中加入了少量的硅，加工过程中形成的硅化铁(二硅化铁)会极大的增加铝合金的抗氧化和导电性能，硅酸铝也可在一定程度上增加铝合金的抗氧化性和导电性及耐候性能。本发明通过多种微量元素的添加，改善铝合金导体的内部组织结构，使其内部形成稳定的机体组织和稳定不易分解的晶界，通过铜(cu)、铁(fe)、硅(si)、硼(b)及稀土金属钇(y)等元素，提高了铝合金的高温抗蠕变性能，提高了铝合金的电导率并增加了铝合金的拉伸强度及热稳定性；并通过控制连铸连轧及退火等各个过程温度，制得的铝合金材料的抗拉强度不低于为165mpa，断裂延伸率不低于19.6％，电阻率不低于62％iacs。具体实施方式本发明为一种汽车高压线用铝合金导体材料、制备方法及应用，该铝合金导体材料按质量百分比计，包含以下组分：fe0.1～0.5wt％、si0.05～0.1wt％、cu0.01～0.5wt％、mg0.01～0.3wt％、b0.01～0.03wt％、稀土金属0.05～0.25wt％、余量的铝及不可避免的杂质；所述的稀土金属选自y或ce中的任意之一或两种。一种汽车高压线用铝合金导体材料，该铝合金导体材料按质量百分比计，包含以下组分：fe0.3wt％、si0.08wt％、cu0.4wt％、mg0.2wt％、b0.02wt％、稀土金属0.15wt％、余量的铝及不可避免的杂质；所述的稀土金属为y。一种汽车高压线用铝合金导体材料，该铝合金导体材料按质量百分比计，包含以下组分：fe0.2wt％、si0.09wt％、cu0.35wt％、mg0.18wt％、b0.02wt％、稀土金属0.2wt％、余量的铝及不可避免的杂质；所述的稀土金属为ce。一种汽车高压线用铝合金导体材料，该铝合金导体材料按质量百分比计，包含以下组分：fe0.1wt％、si0.1wt％、cu0.25wt％、mg0.09wt％、b0.03wt％、稀土金属0.25wt％、余量的铝及不可避免的杂质；所述的稀土金属为y和ce，y和ce的质量比为1∶2。一种汽车高压线用铝合金导体材料的制备方法，包括如下步骤：步骤一：熔炼：将工业纯铝锭升温至700～750℃将铝锭熔化并进行第一次保温，在第一次保温的过程中向铝溶液内加入铝铁合金和铝镁硅合金，并升温至750～780℃后进行第二次保温，至合金溶液全部熔化；所述的第二次保温的时间为2小时；步骤二：步骤一中的合金溶液全部熔化后将合金溶液的温度降低到600～650℃，然后添加铜、硼及稀土金属并进行充分搅拌，保证铝合金溶液的均匀性；步骤三：步骤二中的铝合金溶液全部熔融经充分搅拌均匀后加入精炼剂、除渣剂进行精炼、除渣工作，并将废渣处理后对铝合金溶液进行第三次保温，第三次保温的时间为30～60分钟；所述的精炼剂和除渣剂重量与铝合金溶液的重量之比为30～35∶10000；步骤四：连铸连轧，步骤三中的第三次保温结束后铝合金溶液出炉，经过连续浇注，冷却成型制成铝合金锭，并经过连续轧制将铝合金锭制成9.0～9.5mm铝合金杆；步骤五：拉丝绞线退火，将步骤四中所述的9.0～9.5mm铝合金杆经过拉丝制成铝合金单线，并通过绞合成铝合金绞线，之后在退火炉中经过300～330℃的温度下退火3～5小时，即制得本发明。一种汽车高压线用铝合金导体材料的制备方法，包括如下步骤：步骤一：熔炼：将工业纯铝锭升温至700℃将铝锭熔化并进行第一次保温，在第一次保温的过程中向铝溶液内加入铝铁合金和铝镁硅合金，并升温至770℃后进行第二次保温，至合金溶液全部熔化；所述的第二次保温的时间为2小时；步骤二：步骤一中的合金溶液全部熔化后将合金溶液的温度降低到620℃，然后添加铜、硼及稀土金属并进行充分搅拌，保证铝合金溶液的均匀性；步骤三：步骤二中的铝合金溶液全部熔融经充分搅拌均匀后加入精炼剂、除渣剂进行精炼、除渣工作，并将废渣处理后对铝合金溶液进行第三次保温，第三次保温的时间为30分钟；所述的精炼剂和除渣剂重量与铝合金溶液的重量之比为35∶10000；步骤四：连铸连轧，步骤三中的第三次保温结束后铝合金溶液出炉，经过连续浇注，冷却成型制成铝合金锭，并经过连续轧制将铝合金锭制成9.3mm铝合金杆；步骤五：拉丝绞线退火，将步骤四中所述的9.3mm铝合金杆经过拉丝制成铝合金单线，并通过绞合成铝合金绞线，之后在退火炉中经过300℃的温度下退火3小时，即制得本发明。本发明还提供了上述铝合金导体材料在汽车高压线中的应用。为了更加清楚的解释本发明，现结合具体实施例对其进行进一步说明。具体的实施例如下：实施例一一种汽车高压线用铝合金导体材料、制备方法及应用，该铝合金导体材料按质量百分比计，包含以下组分：fe0.1wt％、si0.05wt％、cu0.01wt％、mg0.01wt％、b0.01wt％、稀土金属0.05wt％、余量的铝及不可避免的杂质；所述的稀土金属为y。一种汽车高压线用铝合金导体材料的制备方法，该制备方法包括如下步骤：步骤一：熔炼：将工业纯铝锭升温至700℃将铝锭熔化并进行第一次保温，在第一次保温的过程中向铝溶液内加入铝铁合金和铝镁硅合金，并升温至750℃后进行第二次保温，至合金溶液全部熔化；所述的第二次保温的时间为2小时；步骤二：步骤一中的合金溶液全部熔化后将合金溶液的温度降低到600℃，然后添加铜、硼及稀土金属并进行充分搅拌，保证铝合金溶液的均匀性；步骤三：步骤二中的铝合金溶液全部熔融经充分搅拌均匀后加入精炼剂、除渣剂进行精炼、除渣工作，并将废渣处理后对铝合金溶液进行第三次保温，第三次保温的时间为30分钟；所述的精炼剂和除渣剂重量与铝合金溶液的重量之比为30∶10000；步骤四：连铸连轧，步骤三中的第三次保温结束后铝合金溶液出炉，经过连续浇注，冷却成型制成铝合金锭，并经过连续轧制将铝合金锭制成9.0mm铝合金杆；步骤五：拉丝绞线退火，将步骤四中所述的9.0mm铝合金杆经过拉丝制成铝合金单线，并通过绞合成铝合金绞线，之后在退火炉中经过300℃的温度下退火3小时，即制得本发明。实施例二一种汽车高压线用铝合金导体材料、制备方法及应用，该铝合金导体材料按质量百分比计，包含以下组分：fe0.5wt％、si0.1wt％、cu0.5wt％、mg0.3wt％、b0.03wt％、稀土金属0.25wt％、余量的铝及不可避免的杂质；所述的稀土金属为ce。一种汽车高压线用铝合金导体材料的制备方法，其特征在于：该制备方法包括如下步骤：步骤一：熔炼：将工业纯铝锭升温至750℃将铝锭熔化并进行第一次保温，在第一次保温的过程中向铝溶液内加入铝铁合金和铝镁硅合金，并升温至780℃后进行第二次保温，至合金溶液全部熔化；所述的第二次保温的时间为2小时；步骤二：步骤一中的合金溶液全部熔化后将合金溶液的温度降低到650℃，然后添加铜、硼及稀土金属并进行充分搅拌，保证铝合金溶液的均匀性；步骤三：步骤二中的铝合金溶液全部熔融经充分搅拌均匀后加入精炼剂、除渣剂进行精炼、除渣工作，并将废渣处理后对铝合金溶液进行第三次保温，第三次保温的时间为60分钟；所述的精炼剂和除渣剂重量与铝合金溶液的重量之比为35∶10000；步骤四：连铸连轧，步骤三中的第三次保温结束后铝合金溶液出炉，经过连续浇注，冷却成型制成铝合金锭，并经过连续轧制将铝合金锭制成9.5mm铝合金杆；步骤五：拉丝绞线退火，将步骤四中所述的9.5mm铝合金杆经过拉丝制成铝合金单线，并通过绞合成铝合金绞线，之后在退火炉中经过330℃的温度下退火5小时，即制得本发明。实施例三一种汽车高压线用铝合金导体材料、制备方法及应用，该铝合金导体材料按质量百分比计，包含以下组分：fe0.3wt％、si0.075wt％、cu0.255wt％、mg0.155wt％、b0.02wt％、稀土金属0.15wt％、余量的铝及不可避免的杂质；所述的稀土金属为y和ce，y和ce之间的质量比为1∶1。一种汽车高压线用铝合金导体材料的制备方法，其特征在于：该制备方法包括如下步骤：步骤一：熔炼：将工业纯铝锭升温至725℃将铝锭熔化并进行第一次保温，在第一次保温的过程中向铝溶液内加入铝铁合金和铝镁硅合金，并升温至765℃后进行第二次保温，至合金溶液全部熔化；所述的第二次保温的时间为2小时；步骤二：步骤一中的合金溶液全部熔化后将合金溶液的温度降低到625℃，然后添加铜、硼及稀土金属并进行充分搅拌，保证铝合金溶液的均匀性；步骤三：步骤二中的铝合金溶液全部熔融经充分搅拌均匀后加入精炼剂、除渣剂进行精炼、除渣工作，并将废渣处理后对铝合金溶液进行第三次保温，第三次保温的时间为45分钟；所述的精炼剂和除渣剂重量与铝合金溶液的重量之比为32.5∶10000；步骤四：连铸连轧，步骤三中的第三次保温结束后铝合金溶液出炉，经过连续浇注，冷却成型制成铝合金锭，并经过连续轧制将铝合金锭制成9.25mm铝合金杆；步骤五：拉丝绞线退火，将步骤四中所述的9.25mm铝合金杆经过拉丝制成铝合金单线，并通过绞合成铝合金绞线，之后在退火炉中经过315℃的温度下退火4小时，即制得本发明。实施例四一种汽车高压线用铝合金导体材料，该铝合金导体材料按质量百分比计，包含以下组分：fe0.3wt％、si0.08wt％、cu0.4wt％、mg0.2wt％、b0.02wt％、稀土金属0.15wt％、余量的铝及不可避免的杂质；所述的稀土金属为y。一种汽车高压线用铝合金导体材料的制备方法，包括如下步骤：步骤一：熔炼：将工业纯铝锭升温至700℃将铝锭熔化并进行第一次保温，在第一次保温的过程中向铝溶液内加入铝铁合金和铝镁硅合金，并升温至770℃后进行第二次保温，至合金溶液全部熔化；所述的第二次保温的时间为2小时；步骤二：步骤一中的合金溶液全部熔化后将合金溶液的温度降低到620℃，然后添加铜、硼及稀土金属并进行充分搅拌，保证铝合金溶液的均匀性；步骤三：步骤二中的铝合金溶液全部熔融经充分搅拌均匀后加入精炼剂、除渣剂进行精炼、除渣工作，并将废渣处理后对铝合金溶液进行第三次保温，第三次保温的时间为30分钟；所述的精炼剂和除渣剂重量与铝合金溶液的重量之比为35∶10000；步骤四：连铸连轧，步骤三中的第三次保温结束后铝合金溶液出炉，经过连续浇注，冷却成型制成铝合金锭，并经过连续轧制将铝合金锭制成9.3mm铝合金杆；步骤五：拉丝绞线退火，将步骤四中所述的9.3mm铝合金杆经过拉丝制成铝合金单线，并通过绞合成铝合金绞线，之后在退火炉中经过300℃的温度下退火3小时，即制得本发明。实施例五一种汽车高压线用铝合金导体材料，该铝合金导体材料按质量百分比计，包含以下组分：fe0.2wt％、si0.09wt％、cu0.35wt％、mg0.18wt％、b0.02wt％、稀土金属0.2wt％、余量的铝及不可避免的杂质；所述的稀土金属为ce。一种汽车高压线用铝合金导体材料的制备方法，包括如下步骤：步骤一：熔炼：将工业纯铝锭升温至730℃将铝锭熔化并进行第一次保温，在第一次保温的过程中向铝溶液内加入铝铁合金和铝镁硅合金，并升温至770℃后进行第二次保温，至合金溶液全部熔化；所述的第二次保温的时间为2小时；步骤二：步骤一中的合金溶液全部熔化后将合金溶液的温度降低到620℃，然后添加铜、硼及稀土金属并进行充分搅拌，保证铝合金溶液的均匀性；步骤三：步骤二中的铝合金溶液全部熔融经充分搅拌均匀后加入精炼剂、除渣剂进行精炼、除渣工作，并将废渣处理后对铝合金溶液进行第三次保温，第三次保温的时间为55分钟；所述的精炼剂和除渣剂重量与铝合金溶液的重量之比为33∶10000；步骤四：连铸连轧，步骤三中的第三次保温结束后铝合金溶液出炉，经过连续浇注，冷却成型制成铝合金锭，并经过连续轧制将铝合金锭制成9.5mm铝合金杆；步骤五：拉丝绞线退火，将步骤四中所述的9.5mm铝合金杆经过拉丝制成铝合金单线，并通过绞合成铝合金绞线，之后在退火炉中经过320℃的温度下退火4.5小时，即制得本发明。实施例六一种汽车高压线用铝合金导体材料，该铝合金导体材料按质量百分比计，包含以下组分：fe0.1wt％、si0.1wt％、cu0.25wt％、mg0.09wt％、b0.03wt％、稀土金属0.25wt％、余量的铝及不可避免的杂质；所述的稀土金属为y和ce，y和ce的质量比为1∶2。一种汽车高压线用铝合金导体材料的制备方法，包括如下步骤：步骤一：熔炼：将工业纯铝锭升温至710℃将铝锭熔化并进行第一次保温，在第一次保温的过程中向铝溶液内加入铝铁合金和铝镁硅合金，并升温至760℃后进行第二次保温，至合金溶液全部熔化；所述的第二次保温的时间为2小时；步骤二：步骤一中的合金溶液全部熔化后将合金溶液的温度降低到610℃，然后添加铜、硼及稀土金属并进行充分搅拌，保证铝合金溶液的均匀性；步骤三：步骤二中的铝合金溶液全部熔融经充分搅拌均匀后加入精炼剂、除渣剂进行精炼、除渣工作，并将废渣处理后对铝合金溶液进行第三次保温，第三次保温的时间为55分钟；所述的精炼剂和除渣剂重量与铝合金溶液的重量之比为33.5∶10000；步骤四：连铸连轧，步骤三中的第三次保温结束后铝合金溶液出炉，经过连续浇注，冷却成型制成铝合金锭，并经过连续轧制将铝合金锭制成9.0mm铝合金杆；步骤五：拉丝绞线退火，将步骤四中所述的9.0mm铝合金杆经过拉丝制成铝合金单线，并通过绞合成铝合金绞线，之后在退火炉中经过300℃的温度下退火3.5小时，即制得本发明。需要注意的是本发明中的稀土元素包括的y和ce的质量比可以为任意比。即y和ce可等同替换。本发明中所述的精炼剂为铝合金精炼剂，可在市场上直接购置，申请人使用的为：江苏省泰兴市红光工贸有限公司生产的精炼剂，该公司的生产基地为：江苏省泰兴市横垛工业园区，联系电话：0523-87380388；本发明中所述的除渣剂为铝合金除渣剂，生产企业为：哈尔滨市呼兰区北辰铸造辅助材料厂，型号为：lhj-400铝合金除渣剂，地址为：哈尔滨市呼兰区康金镇，联系电话：0451-55264141。上述实施例仅仅是为清楚地说明本发明所作的举例，而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普遍技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举，而由此所引申出的显而易见的变化或变动仍处于本发明创造权利要求的保护范围之中。实验例将本发明中实施例四和实施例五制成的成品进行测试得出以下性能参数：下表为表一，其为实施例四中制得的本发明的性能参数：序号名称单位指标备注1抗张强度mpa1662断裂伸长率％19.63导电率％iacs61下表为表二，其为实施例五中制得的本发明的性能参数：序号名称单位指标备注1抗张强度mpa1642断裂伸长率％20.23导电率％iacs62以下为汽车高压线用铝合金电缆的国家标准：序号名称单位指标备注1抗张强度mpa95-1592断裂伸长率％≥103导电率％iacs≥61由上述性能参数可知，本发明所得高铝合金导体材料具有优良的拉伸性能及看压缩蠕变性能，且有较高的导电率，在长期使用过程中安全、可靠性高，同时大大提高了铝合金导体的应用范围和使用寿命。当前第1页12