一种高抗压蠕变低电阻率铝合金导体材料及其制备方法和电缆的制作方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及铝合金材料领域，特别是涉及一种高抗压蠕变低电阻率铝合金导体材 料及其制备方法和电缆。
【背景技术】
[0002] 在载流导体中，随着使用时间的延长，线缆及接头温度的变化，铝合金导体容易发 生变形。这种变形是在压应力状态下，随时间延续发生的缓慢塑性变形，称之为压缩蠕变。 由于常见铝合金导体的压缩蠕变远高于铜，将增大接头处的电阻值，有引起接头位置打火 的危险。然而，铝合金导体的抗压蠕变性能和导电性能往往不能同时兼顾，如何调整配方 开发一种抗压蠕变性能和导电性能均好的铝合金导体是一个难点。
【发明内容】
[0003] 有鉴于此，本发明实施例第一方面提供了一种高抗压蠕变低电阻率铝合金导体材 料，兼有高的抗压蠕变性能和低电阻率性能，用以解决现有技术中铝合金导体不能同时兼 顾抗压蠕变性能和导电性能的问题。
[0004] 第一方面，本发明实施例提供了一种高抗压蠕变低电阻率铝合金导体材料，包括 如下质量百分比的组分：
[0005] 铁 0· 6% ~1. 2% ;
[0006] 铜 0· 1% ~0· 3% ;
[0007] 锆 0.01% ~0.1%;
[0008] 钇0. 05%~0. 12% ;以及铝和不可避免杂质。
[0009] 本发明实施方式中，所述铁的质量百分比具体为0. 8%~1. 2%。
[0010] 本发明实施方式中，所述铜的质量百分比具体为〇. 1%~〇. 3%。
[0011] 本发明实施方式中，所述锆的质量百分比具体为〇. 01%~〇. 07%。
[0012] 本发明实施方式中，所述钇的质量百分比具体为0. 05%~0. 10%。
[0013] 本发明实施方式中，所述不可避免杂质的质量百分含量小于或等于0. 3%。
[0014] 本发明其中一实施方式中，所述高抗压蠕变低电阻率铝合金导体材料包括如下 质量百分比的组分：铁：1. 〇%，铜：〇. 15%，锆：0. 03%，钇：0. 07%，铝：98. 6%，以及不可避免杂 质。
[0015] 本发明另一实施方式中，所述高抗压蠕变低电阻率铝合金导体材料包括如下质量 百分比的组分：铁：〇. 7%，铜：0. 12%，锆：0. 06%，钇：0. 05%，铝：98. 9%，以及不可避免杂质。
[0016] 本发明另一实施方式中，所述高抗压蠕变低电阻率铝合金导体材料包括如下质量 百分比的组分：铁：1. 1%，铜：〇. 2%，锆：0. 08%，钇：0. 09%，铝：98. 4%，以及不可避免杂质。
[0017] 本发明实施方式中，所述高抗压蠕变低电阻率铝合金导体材料具有晶体结构，所 述晶体结构的内部包括a -Al相和第二相，所述第二相部分弥散分布在晶界位置，部分弥 散分布在所述a -Al相内部。
[0018] 本发明实施方式中，所述第二相包括Al3Fe相、Al3Zr相、以及铝和钇的化合物相。 [0019] 本发明实施方式中，所述铁、铜和钇，部分固溶在所述a-Al相内部
[0020] 本发明实施例第一方面提供的高抗压蠕变低电阻率铝合金导体材料，兼有高的抗 压蠕变性能和低电阻率性能，这是由于铁、铜、锆、钇可提高铝合金导体材料的抗蠕变性能， 同时铜、钇可调节改善铝合金导体材料的的电阻率，且铁、铜、锆、钇四种元素的联合作用， 使得铝合金导体材料内部形成了细小强化而稳定的基体组织和稳定的不易分解长大的弥 散分布在晶界和晶内的第二相。
[0021] 第二方面，本发明实施例提供了一种高抗压蠕变低电阻率铝合金导体材料的制备 方法，包括以下步骤：
[0022] 按照设计的高抗压蠕变低电阻率铝合金导体材料的组分配比，首先在熔炼炉中加 入纯铝锭，铝锭熔化后再加入铝铜合金、铝铁合金、铝锆合金、铝钇合金进行熔炼，再依次经 电磁搅拌、精炼、采用氩气在线除气，以及经过滤、铸造后，得到铸坯；再将铸坯经过9~16 道次轧制，随后进行时效处理，冷却后，得到所述高抗压蠕变低电阻率铝合金导体材料，所 述高抗压蠕变低电阻率铝合金导体材料包括如下质量百分比的组分：铁〇. 6%~1. 2% ;铜 0· 1%~0· 3% ;锆0· 01%~0· 07% ;钇0· 05%~0· 12% ;以及铝和不可避免杂质。
[0023] 其中，一定量铁（Fe)的加入可增加铝合金导体材料的拉伸强度、屈服极限和抗压 蠕变性能，尤其对高温下提高强度有利，且不会明显降低电导率和延伸率。在连铸连轧工艺 中，合金中Fe部分以Al3Fe的形式析出，经过多道轧制，细小均匀分散在晶界位置；部分由 于快速的冷却过程而仍然保持在固溶状态，形成过饱和固溶基体，使得形成的微观组织比 较细小。
[0024] 铜（Cu)、钇（Y)元素在进一步提升抗压蠕变性能同时，可调节改善铝合金导体材 料的的电阻率。其中Y元素的效果更明显，它具有吸氢、脱氧、除杂、细化晶粒、减少铝合金 裂纹源的作用。细小的Al3Zr粒子弥散分布在晶界和晶内位置，极大改善了铝合金导体材 料的抗蠕变性能。
[0025] 本发明实施例最终制备得到的铝合金导体材料中形成了稳定的基体组织和稳定 的不易分解长大的弥散在晶界和晶内的第二相，由于固溶强化、晶粒细化、弥散强化等强化 因素，推迟了再结晶发生，提高了铝合金导体材料的高温抗蠕变性能。
[0026] 本发明实施方式中，所述铸造的条件是：在680°C~730°C的熔体温度下，采用 2. 5~3. 5吨每小时的铸造速度进行浇铸。
[0027] 本发明实施方式中，所述轧制过程的的终轧温度保持在300°C~360°C，所述冷却 后的出车温度为40°C~60°C。
[0028] 本发明实施例第二方面提供的一种高抗压蠕变低电阻率铝合金导体材料的制备 方法，工艺简单，制备得到的铝合金导体材料，其内部形成了稳定的基体组织和稳定的不易 分解长大的弥散在晶界和晶内的第二相，兼有高的抗压蠕变性能和低电阻率性能。
[0029] 本发明实施例第三方面提供了一种电缆，包括绝缘导线和设置在所述绝缘导线外 面的护套，所述绝缘导线的线芯采用本发明实施例第一方面提供的高抗压蠕变低电阻率铝 合金导体材料。
[0030] 本发明实施例第三方面提供了电缆，压接可靠性高，且具有较大的载流量。
[0031] 本发明实施例的优点将会在下面的说明书中部分阐明，一部分根据说明书是显而 易见的，或者可以通过本发明实施例的实施而获知。
【附图说明】
[0032] 图1为极限条件下（120°C，112MPa压应力）本发明实施例一铝合金导体材料与铜 导体的压缩蠕变性能测试结果；
[0033] 图2为常规条件下（20°C，112MPa压应力)本发明实施例一铝合金导体材料与铜导 体的压缩蠕变性能测试结果。
【具体实施方式】
[0034] 以下所述是本发明实施例的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技 术人员来说，在不脱离本发明实施例原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进 和润饰也视为本发明实施例的保护范围。
[0035] 本发明实施例第一方面提供了一种高抗压蠕变低电阻率铝合金导体材料，兼有高 的抗压蠕变性能和低电阻率性能，用以解决现有技术中铝合金导体不能同时兼顾抗压蠕变 性能和导电性能的问题。
[0036] 第一方面，本发明实施例提供了一种高抗压蠕变低电阻率铝合金导体材料，包括 如下质量百分比的组分：
[0037] 铁 0· 6% ~1. 2% ;
[0038] 铜 0· 1% ~0· 3% ;
[0039] 锆 0.01% ~0.1%;
[0040] 钇0. 05%~0. 12% ;以及铝和不可避免杂质。
[0041] 本发明实施方式中，所述铁的质量百分比具体为0. 8%~1. 2%。
[0042] 本发明实施方式中，所述铜的质量百分比具体为0. 1%~0. 3%。
[0043] 本发明实施方式中，所述锆的质量百分比具体为0. 01%~0. 07%。
[0044] 本发明实施方式中，所述钇的质量百分比具体为0. 05%~0. 10%。
[0045] 本发明实施方式中，所述不可避免杂质的质量百分含量小于或等于0. 3%。
[0046] 本发明其中一实施方式中，所述高抗压蠕变低电阻率铝合金导体材料包括如下 质量百分比的组分：铁：1. 〇%，铜：〇. 15%，锆：0. 03%，钇：0. 07%，铝：98. 6%，以及不可避免杂 质。
[0047] 本发明另一实施方式中，所述高抗压蠕变低电阻率