专利名称：一种大容量非热处理型高导电铝合金导体材料的制作方法
技术领域：
本发明属于电线电缆导体用技术领域，特别涉及一种大容量非热处理型高导电铝合金导体材料。
背景技术：
在国家电网“西电东送、南北互供、全国联网”形势下，长距离、大容量、高电压输电线路越来越多。大容量输电导线主要有以下两种形式大截面硬铝导线和大电流量铝合金导线。在输送电流密度一定的条件下，采用增加硬铝导体材料的截面积提高输送容量的优点在于线损小，存在的问题是导线重量大，需要消耗更多的导体材料和需要强度更高的杆塔和金具，施工较困难；在导线截面一定的条件下，采用耐受较高电流密度的耐热铝合金导线提高输送容量的优点是对杆塔、金具的强度要求较低，施工较容易，存在的问题是现有耐热铝合金导线的导电率为58% IACS和60% IACS，比硬铝导线低1 3% IACS，增加输电损耗。如果将耐热铝合金导线的导电率提高至硬铝导线水平，则可解决耐热铝合金导线输电损耗大的问题，传输相同容量的电能其直径比硬铝导线的直径小，可减轻随风舞动，降低材料消耗既提高安全性又带来显著的经济效益。
发明内容
本发明的目的就是提供一种不需热处理的可在150°C下长期运行的导电率大于 61% IACS的铝合金导体材料。本发明提供一种大容量高导电铝合金导体材料，该铝合金导体材料主要由以下 4种元素组成铝、铒、钇和铁，各种元素的质量百分比如下铒为0. 21 0. 30%，钇为 0. 26 0. 30%，铁为0. 15 0. 25%，杂质硅彡0. 06%，杂质铬、锰、钒、钛之和彡0. 012% (Mn+Cr+V+Ti 彡 0. 012% )，余量为铝。所述大容量高导电铝合金导体材料还可以含有镧、铈或镧铈混合稀土，所含的镧、 铈或镧铈混合稀土的质量百分比大于0小于等于0. 15% ；所述大容量高导电铝合金导体材料还可以含有硼，所含硼的质量百分比大于0小于等于0. 03%。所述大容量高导电铝合金导体材料还可以含有锆，所含锆的质量百分比大于0小于等于0. 03%。上述大容量高导电铝合金导体材料，可采用如下工艺制备先将纯度为99. 7wt% 以上的铝锭放在熔炉中熔化，铝液温度为720 750°C，进行炉前化学分析，若杂质硅含量> 0. 06%时，采用镧、铈或镧铈混合稀土优化处理铝液，稀土元素的加入量约占铝液质量的0. 005 0.2%，控制杂质硅含量< 0.06%，若杂质铬、锰、钒、钛之和 (Cr+Mn+Ti+V)彡0. 012%，采用加硼处理铝液，硼元素的加入量约占铝液质量的0. 05 0. 1%，控制杂质铬、锰、钒、钛之和(Cr+Mn+Ti+V)彡0. 012%，然后在保温炉温度为740 760°C时添加铝铒合金、铝钇合金、铝铁合金，也可同时加入铝锆合金以及铝硼合金中的至少一种，使元素铒、钇、铁、锆、硼分别占熔体总质量的0. 21 0. 30%，0. 26 0. 30%， 0. 15 0. 25 %，0 0. 03 %，0 0. 03 %，再保温30 45min，然后浇铸轧制拉拔成型，得高导电铝合金导体材料。本发明大容量高导电铝合金导体材料中的铒、锆用以提高该导电铝合金的耐热性，铝合金导体材料中的铁，铒用以提高该导电铝合金的强度，铝合金导体材料中的钇、硼和镧、铈及镧铈混合稀土用以提高该导电铝合金的导电性。本发明的有益效果为使用本发明的材料制造大容量导线时，可以采用连铸连轧方式生产，不需要对合金锭材或合金棒材进行均勻化处理，也不需要对合金线材进行时效处理，就可达到抗拉强度大于160MPa，延伸率大于2.0%，导电率大于61% IACS。常温力学性能和电学性能方面达到甚至超过硬铝导体材料，在耐热性方面达到耐热铝合金导体材料的耐热性要求，可以替代硬铝导体材料制备较小直径的大容量输电导线，减轻导线的随风舞动，与60% IACS耐热铝合金导线相比，可减低线损1.5%，取得显著的经济效益。本发明主要通过加入铝钇合金辅之于加入铝硼合金和铝镧合金、铝铈合金或铝镧铈混合稀土合金提高铝合金的导电性，使之达到大于61% IACS的要求，通过加入铝铒合金辅之加入铝锆合金提高铝合金的耐热性，使之满足可在150°C下长期运行。通过加入铝铒合金和铝铁合金保证合金的强度。本发明的导电铝合金可以取代硬铝导体材料，在相同的输送容量条件下，使导线的线径更小，减轻随风舞动，提高输电线路的安全性，有效解决大容量输电和新老线路的增容问题。
具体实施例方式下面的实施例可以使本专业技术人员更全面的理解本发明，但不以任何方式限制本发明。实施例1一种大容量高导电铝合金导体材料，该高导电铝合金导体材料主要由铝、铒、钇、 铁组成。各种元素的质量百分比如下铒为0. 21%，钇为0.沈％，铁为0. 23%，杂质元素硅为0. 06%，杂质元素铬、锰、钒、钛之和为0. 012%，其余为铝。上述大容量高导电铝合金导体材料，可采用如下工艺制备先将纯度为99. 7wt% 的铝锭放在熔炉中熔化，铝液温度为720°C，进行炉前化学分析，杂质元素硅为0. 06 %，杂质元素铬、锰、钒、钛之和(Cr+Mn+Ti+V)为0. 012%，然后在保温炉铝液温度为740°C时添加铝铒合金，铝钇合金和铝铁中间合金使元素铒、钇、铁分别占熔体总质量的0. 21%,0. 26%, 0. 23%。中间合金熔化后搅拌、精炼，再保温30min，然后浇铸、轧制、冷拔成型，得大容量高导电率铝合金导体材料。所制的大容量高导电率铝合金导体材料，导电率61. 6% IACS，抗拉强度165MPa， 延伸率2.9%，耐热性91.8%。实施例2一种大容量高导电铝合金导体材料，该高导电铝合金导体材料主要由铝、铒、钇、 铁组成。各种元素的质量百分比如下铒为0. 30%，钇为0. 27%，铁为0. 22%，杂质元素硅为0. 06%，杂质元素铬、锰、钒、钛之和为0. 011%，其余为铝。上述大容量高导电铝合金导体材料，可采用如下工艺制备先将纯度为99. 7wt%的铝锭放在熔炉中熔化，铝液温度为730°C，进行炉前化学分析杂质元素硅为0. 06%, Cr+Mn+Ti+V为0. 011 %，然后在保温炉铝液温度为750°C时添加铝铒合金，铝钇合金和铝铁中间合金使元素铒、钇、铁分别占熔体总质量的0. 30%,0. 27%,0. 22%。中间合金熔化后搅拌、精炼，再保温35min，然后浇铸、轧制、冷拔成型，得大容量高导电率铝合金导体材料。所制的大容量高导电率铝合金导体材料，导电率61. 5% IACS，抗拉强度166MPa， 延伸率2.8%，耐热性93. 7%。实施例3一种大容量高导电铝合金导体材料，该高导电铝合金导体材料主要由铝、铒、钇、 铁组成。各种元素的质量百分比如下铒为0.23%，钇为0.观％，铁为0. 18%，杂质元素硅为0. 06%，杂质元素铬、锰、钒、钛之和为0. 012%，其余为铝。上述大容量高导电铝合金导体材料，可采用如下工艺制备先将纯度为99. 7wt% 的铝锭放在熔炉中熔化，铝液温度为725 °C，进行炉前化学分析杂质元素硅为0. 06%, Cr+Mn+Ti+V为0. 012%，然后在保温炉铝液温度为750°C时添加铝铒合金，铝钇合金和铝铁中间合金使元素铒、钇、铁分别占熔体总质量的0. 23%,0. 28%,0. 18%。中间合金熔化后搅拌、精炼，再保温35min，然后浇铸、轧制、冷拔成型，得大容量高导电率铝合金导体材料。所制的大容量高导电率铝合金导体材料，导电率61. 4% IACS，抗拉强度165MPa， 延伸率2.7%，耐热性92. 3%。实施例4一种大容量高导电铝合金导体材料，该高导电铝合金导体材料主要由铝、铒、钇、 铁组成。各种元素的质量百分比如下铒为0. 30%，钇为0.四％，铁为0. M%，杂质元素硅为0. 06%，杂质元素铬、锰、钒、钛之和为0. 012%，其余为铝。上述大容量高导电铝合金导体材料，可采用如下工艺制备先将纯度为99. 7wt% 的铝锭放在熔炉中熔化，铝液温度为730°C，进行炉前化学分析杂质元素硅为0. 06%, Cr+Mn+Ti+V为0. 012%，然后在保温炉铝液温度为750°C时添加铝铒合金，铝钇合金和铝铁中间合金使元素铒、钇、铁分别占熔体总质量的0. 30%,0. 29%,0.对％。中间合金熔化后搅拌、精炼，再保温35min，然后浇铸、轧制、冷拔成型，得大容量高导电率铝合金导体材料。所制的大容量高导电率铝合金导体材料，导电率61. 2% IACS，抗拉强度171MPa， 延伸率2.5%，耐热性93. 8%。实施例5一种大容量高导电铝合金导体材料，该高导电铝合金导体材料主要由铝、铒、钇、 铁和硼组成。各种元素的质量百分比如下铒为0.观％，钇为0. 30 %，铁为0. 15 %，硼为 0.01%,杂质元素硅为0. 05%，杂质元素铬、锰、钒、钛之和为0. 009%,其余为铝。上述大容量高导电铝合金导体材料，可采用如下工艺制备先将纯度为99. 7wt% 的铝锭放在熔炉中熔化，铝液温度为740°C，进行炉前化学分析杂质元素硅为0. 05%, Cr+Mn+Ti+V为0. 012 %，然后在保温炉铝液温度为760°C时添加铝铒合金，铝钇合金、铝铁合金和铝硼中间合金使元素铒、钇、铁和硼分别占熔体总质量的0. 28%,0. 30%,0. 15%, 0.01%。中间合金溶化后搅拌、精炼，再保温40min，然后浇铸、轧制、冷拔成型，得大容量高导电率铝合金导体材料。所制的大容量高导电率铝合金导体材料，导电率61. 6% IACS，抗拉强度167MPa，延伸率2.4%，耐热性92. 7%。实施例6一种大容量高导电铝合金导体材料，该高导电铝合金导体材料主要由铝、铒、钇、 铁、硼和锆组成。各种元素的质量百分比如下铒为0. 25%，钇为0.观％，铁为0. 15%，硼为0. 014%，锆为0. 02%，杂质元素硅为0. 06%，杂质元素铬、锰、钒、钛之和为0. 009%，其余为铝。上述高导电铝合金导体材料，可采用如下工艺制备先将纯度为99. 7wt%的铝锭放在熔炉中熔化，铝液温度为750°C，进行炉前化学分析杂质元素硅为0. 06%, Cr+Mn+Ti+V 为0. 012%，然后在保温炉铝液温度为760°C时添加铝铒合金，铝钇合金，铝铁合金，铝硼合金和铝锆中间合金使元素铒、钇、铁、硼和锆分别占熔体总质量的0. 25%,0. 28%,0. 15%, 0. 014%和0. 02%，控制杂质元素铬、锰、钒、钛之和为0. 009%，中间合金熔化后搅拌、精炼，再保温35min，然后浇铸、轧制、冷拔成型，得大容量高导电率铝合金导体材料。所制的大容量高导电率铝合金导体材料，导电率61. 2% IACS，抗拉强度167MPa， 延伸率2. 1%，耐热性94. 8%。实施例7一种大容量高导电铝合金导体材料，该高导电铝合金导体材料主要由铝、铒、钇、 铁、硼和锆组成。各种元素的质量百分比如下铒为0.四％，钇为0.四％，铁为0. 18%，硼为0. 028%，锆为0. 03%，镧为0. 10%，杂质元素硅为0. 05%，杂质元素铬、锰、钒、钛之和为 0.011%，其余为铝。上述高导电铝合金导体材料，可采用如下工艺制备先将纯度为99. 7wt%的铝锭放在熔炉中熔化，铝液温度为720°C，进行炉前化学分析杂质元素硅为0. 12%, Cr+Mn+Ti+V 为0. 016 %，采用镧稀土优化处理，镧加入量占铝液质量的0. 15%，控制硅含量为0. 05 %， 采用加硼处理，硼加入量占铝液质量的0. 08%，控制Cr+Mn+Ti+V为0. 011 %，然后在保温炉铝液温度为750°C时添加铝铒合金，铝钇合金，铝铁合金，铝硼合金和铝锆中间合金使元素铒、钇、铁、硼和锆分别占熔体总质量的0. 29%,0. 29%,0. 18%,0. 0沘％和0. 03%。中间合金熔化后搅拌、精炼，再保温45min，然后浇铸、轧制、冷拔成型，得大容量高导电率铝合金导体材料，合金材料中，镧的质量百分比为0. 10%。所制的大容量高导电率铝合金导体材料，导电率61. 3% IACS，抗拉强度168MPa， 延伸率2.6%，耐热性95. 4%。以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式
，但本发明的保护范围并不局限于此， 任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换， 都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求的保护范围为准。
权利要求
1.一种大容量非热处理型高导电铝合金导体材料，其特征在于该铝合金导体材料主要由以下4种元素组成铝、铒、钇和铁，各种元素的质量百分比如下铒为0. 21 0. 30%，钇为0.洸 0. 30%，铁为0. 15 0. 25%，杂质硅<0. 06%，杂质铬、锰、钒、钛之和 ^ 0.012%，余量为铝。
2.根据权利要求1所述的铝合金导体材料，其特征在于所述铝合金导体材料还含有硼，其质量百分比大于0小于等于0. 03%。
3.根据权利要求1所述的铝合金导体材料，其特征在于所述铝合金导体材料还含有镧、铈或镧铈混合稀土，其质量百分比大于0小于等于0. 15%。
4.根据权利要求1至3任意一个权利要求所述的铝合金导体材料，其特征在于所述铝合金导体材料还含有锆，其质量百分比大于0小于等于0. 03%。
全文摘要
本发明公开了属于电线电缆导体用技术领域的一种大容量高导电铝合金导体材料，其主要由以下4种元素组成铝、铒、钇和铁，各种元素的质量百分比如下铒为0.21～0.30％，钇为0.26～0.30％，铁为0.15～0.25％，杂质硅≤0.06％，杂质铬、锰、钒、钛之和≤0.012％，余量为铝。本发明铝合金导体材料抗拉强度大于160MPa，延伸率大于2.0％，导电率大于61％IACS。常温力学性能和电学性能方面达到甚至超过硬铝导体材料，在耐热性方面达到耐热铝合金导体材料的耐热性要求，与60％IACS耐热铝合金导线相比，可减低线损1.5％，取得显著的经济效益。
文档编号C22C21/00GK102363849SQ201110329589
公开日2012年2月29日 申请日期2011年10月26日 优先权日2011年10月26日
发明者侯世香, 刘东雨, 张彬 申请人:华北电力大学