本发明属于材料工艺技术领域，涉及一种结构简单、使用方便的含钪、钇的高强高导电率铝基材料及其制备方法。
背景技术：
近年来，随着高压线路的快速发展和电力需求的急剧增加，对输配电线和电站的大容量要求也越来越高，为了降低输电线路的电能损耗,迫切需要开发高强度、高导电率的铝合金导线来制造全铝合金绞线，代替传统的钢芯铝绞线。但是高强高导铝合金导线的生产难度较大，因为铝合金导线的强度和导电率很难同时达到较高值。
传统制备高导电铝基材料采用的技术有：熔炼法、电解法、铝热还原法。这几种制备方法不足之处是对于制备钪、钇这样的高导电铝基材料不能满足要求，主要是因为钇元素太重，在采用熔炼法电解法和铝热还原法中容易下沉，造成所获得的材料组织不均匀，影响材料性能；而且钪、钇在长时间的熔炼中容易烧损、氧化等，影响材料的最终性能。因此，研发一种含钪、钇的高强高导电率铝基材料及制备方法具有重要意义。
技术实现要素：
本发明的第一目的在于提供一种含钪、钇高强高导电率铝基材料，第二目的在于提供一种工艺简单的含钪、钇高强高导电率铝基材料的制备方法。
本发明的第一目的是这样实现的，按质量百分比计，包括以下组分：
铝（Al）：98.565%～98.850%;钪（Sc）：0.013%～0.05%、钇（Y）:0.01～0.1%；及由富铈的混合稀土（Ce）：0.05～0.1%；硼（B）：0.2～0.25%；银（Ag）：0.15%～0.2%；铜（Cu）：0.25%～0.3%；镁（Mg）：0.45%～0.5%。
本发明的第二目的是这样实现的，包括以下步骤：
A：铝锭融化
先将装有工业纯铝放入熔炼炉中加热使之熔化；
B：加入中间合金
在熔化的铝液中，加入铝钪中间合金和铝钇中间合金，并用碳罩将两种中间合金压人铝液中；
C：打渣浇铸
将上述铝液保温10～15分钟后，依次加入打渣剂与精炼剂，并充入氮气进行气体精炼，静置6~10分钟左右，将铝熔液浇入循环水冷铁模中，制成铝合金锭坯；
D：成品制作
将上述铝合金锭坯挤压成线杆后，在轧机上轧成方条，然后在拉丝机上进行冷拉拔，制成线材后进行退火处理。
本发明的有益效果为：能够同时提高铝合金的导电性和力学性能，本发明在铝中同时加入钪、钇元素，其中加入的钇与对纯铝的组织起到了细化等轴晶的作用,使铝导电性提高，同时强度提高。并添加一些调节剂和稳定剂，然后通过加工及退火等处理工艺，制备出了导电性能好、强度高、延展性好、耐腐蚀的高导电铝基材料。本发明制作的高强度铝合金线具有比铝线更高的抗拉强度，能代替钢芯铝绞线，能达到机械性能要求，可以应用于大跨越等输电线路。
附图说明
图1为本发明工艺流程示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步的说明，但不得以任何方式对本发明加以限制，基于本发明教导所作的任何变更或改进，均属于本发明的保护范围。
本发明的含钪、钇的高强高导电率铝基材料按质量百分比计，包括以下组分：
铝（Al）：98.565%～98.850%;钪（Sc）：0.013%～0.05%、钇（Y）:0.01～0.1%；及由富铈的混合稀土（Ce）：0.05～0.1%；硼（B）：0.2～0.25%；银（Ag）：0.15%～0.2%；铜（Cu）：0.25%～0.3%；镁（Mg）：0.45%～0.5%。
本发明含钪、钇的高强高导电率铝基材料的制备方法包括以下步骤：
A：铝锭融化
先将装有工业纯铝放入熔炼炉中加热使之熔化；
B：加入中间合金
在熔化的铝液中，加入铝钪中间合金和铝钇中间合金，并用碳罩将两种中间合金压人铝液中；
C：打渣浇铸
将上述铝液保温10～15分钟后，依次加入打渣剂与精炼剂，并充入氮气进行气体精炼，静置5~10分钟左右，将铝熔液浇入循环水冷铁模中，制成铝合金锭坯；
D：成品制作
将上述铝合金锭坯挤压成线杆后，在轧机上轧成方条，然后在拉丝机上进行冷拉拔，制成线材后进行退火处理。
步骤A中的加热融化温度为850～890℃。
步骤C中的浇铸温度为700～740℃。
步骤D中的退火处理为在170～200℃温度下保温120～160分钟对线材进行热处理。
本发明工作原理：
本发明在铝中同时加入钪、钇元素，其中加入的钇与对纯铝的组织起到了细化等轴晶的作用,使铝导电性提高，同时强度提高。并添加一些调节剂和稳定剂，然后通过加工及退火等处理工艺，制备出了导电性能好、强度高、延展性好、耐腐蚀的高导电铝基材料，本发明制作的高强度铝合金线具有比铝线更高的抗拉强度，能代替钢芯铝绞线，能达到机械性能要求。
实施例一：
先将装有工业纯铝1500g（或份）的石墨坩埚放入熔炼炉中加热到850℃，使之熔化；在熔化的铝液中，铝钪中间合金、铝钇中间合金、铝硼中间合金、铝银合金、铝铜合金和纯镁，钪元素质量为 0.2 g，钇元素质量为 0.15 g，铈元素质量为 1.1g，硼元素质量为 3.5 g，银元素质量为 2.8 g，铜元素质量为 4.0 g，镁元素质量为 7.0 g，并用碳罩将中间合金压人铝液中；将上述铝液保温15分钟后，依次加入打渣剂与精炼剂，并充入氮气进行气体精炼，静置7分钟；在700℃的温度条件下，将熔液浇入循环水冷铁模中，制成铝合金锭坯；将上述铝合金锭坯挤压成线杆后,190℃温度下保温120分钟。所得到的材料的导电率为61%IACS 及抗拉强度为280 Mpa。
实施例二：
先将装有工业纯铝1500g（或份）的石墨坩埚放入熔炼炉中加热到860℃，使之熔化；在熔化的铝液中，铝钪中间合金、铝钇中间合金、铝硼中间合金、铝银合金、铝铜合金和纯镁，钪元素质量为 0.75 g，钇元素质量为 1.5 g，铈元素质量为 0.75 g，硼元素质量为 3.5 g，银元素质量为 2.8 g，铜元素质量为 3.9 g，镁元素质量为 7.2 g，并用碳罩将中间合金压人铝液中；将上述铝液保温15分钟后，依次加入打渣剂与精炼剂，并充入氮气进行气体精炼，静置7分钟；在710℃的温度条件下，将熔液浇入循环水冷铁模中，制成铝合金锭坯；将上述铝合金锭坯挤压成线杆后，在轧机上轧成方条，然后在拉丝机上进行冷拉拔，制成线材；在170℃的条件保温150分钟。所得到的材料的导电率为60.8%IACS 及抗拉强度为285Mpa。
实施例三：
先将装有工业纯铝1500g（或份）的石墨坩埚放入熔炼炉中加热到870℃，使之熔化；在熔化的铝液中，铝钪中间合金、铝钇中间合金、铝硼中间合金、铝银合金、铝铜合金和纯镁，钪元素质量为 0.45 g，钇元素质量为 1.05 g，铈元素质量为0.75g，硼元素质量为 3.0g，银元素质量为 2.25 g，铜元素质量为 3.75 g，镁元素质量为 6.75 g，并用碳罩将中间合金压人铝液中；将上述铝液保温15分钟后，依次加入打渣剂与精炼剂，并充入氮气进行气体精炼，静置7分钟；在720℃的温度条件下，将熔液浇入循环水冷铁模中，制成铝合金锭坯；将上述铝合金锭坯挤压成线杆后，在轧机上轧成方条，然后在拉丝机上进行冷拉拔，制成线材；在200℃的条件下保温160分钟。所得到的材料的导电率为60.5%IACS 及抗拉强度为302Mpa。
实施例四：
先将装有工业纯铝1500g（或份）的石墨坩埚放入熔炼炉中加热到880℃，使之熔化；在熔化的铝液中，铝钪中间合金、铝钇中间合金、铝硼中间合金、铝银合金、铝铜合金和纯镁，钪元素质量为 0.45 g，钇元素质量为 1.05 g，铈元素质量为 1.5 g，硼元素质量为 3.75 g，银元素质量为 2.25 g，铜元素质量为 3.75 g，镁元素质量为 6.75 g，并用碳罩将中间合金压人铝液中；将上述铝液保温15分钟后，依次加入打渣剂与精炼剂，并充入氮气进行气体精炼，静置7分钟；在730℃的温度条件下，将熔液浇入循环水冷铁模中，制成铝合金锭坯；将上述铝合金锭坯挤压成线杆后，在轧机上轧成方条，然后在拉丝机上进行冷拉拔，制成线材；在170℃的条件保温150分钟。所得到的材料的导电率为61.5%IACS 及抗拉强度为310 Mpa。
实施例五：
先将装有工业纯铝1500g（或份）的石墨坩埚放入熔炼炉中加热到890℃，使之熔化；在熔化的铝液中，铝钪中间合金、铝钇中间合金、铝硼中间合金、铝银合金、铝铜合金和纯镁，钪元素质量为 0.45 g，钇元素质量为 1.05 g，铈元素质量为 1.5 g，硼元素质量为 3.75 g，银元素质量为 3 g，铜元素质量为 4.5 g，镁元素质量为 7.5 g，并用碳罩将中间合金压人铝液中；将上述铝液保温15分钟后，依次加入打渣剂与精炼剂，并充入氮气进行气体精炼，静置7分钟；在740℃的温度条件下，将熔液浇入循环水冷铁模中，制成铝合金锭坯；将上述铝合金锭坯挤压成线杆后，在轧机上轧成方条，然后在拉丝机上进行冷拉拔，制成线材；在180℃的条件下保温150分钟。所得到的材料的导电率为61%IACS 及抗拉强度为305 Mpa。