本发明涉及有色金属材料，具体涉及机械性能、导电性能、耐腐蚀性能、蠕变性能优异的铝合金基复合线材及其制造方法。
背景技术：
一直以来，金属材料是科技应用和工业建设的重要材料，随着科技进步和应用领域的不断发展，对于金属材料的综合性能的要求不断提高。特别是近年来，航空航天、轨道交通、电气电子等领域轻量化要求越来越高，如何采用质轻、高性能的金属材料替代传统金属材料，具有重要意义。铝合金材料具有质轻、储量大的优点。目前主要通过合金化和复合增强来提高铝合金的性能。采用合金化途径来提高性能的铝合金，强度、塑性、韧性、导电性能、耐腐蚀性能、蠕变性能水平有限，且最大的不足在于合金化途径只能提高铝合金的某一性能或某一方面的性能，如强度的提高必然引起塑性、韧性、导电性能等的下降，因此合金化处理的铝合金还不能满足目前具有高要求的轻量化应用领域，。复合增强铝合金是近年来研究的热点，通常分为纳米碳材料复合增强、纤维增强、表面复合涂层三类。纳米碳材料复合增强铝合金材料的机理与实际效果仍待进一步研究，其主要技术瓶颈在于：1)如何对纳米碳材料进行分散；2)如何对纳米碳材料进行表面处理从而避免有害的界面反应；3)如何降低材料和制造成本；4)如何实现工业化规模生产。纤维增强的铝合金材料可以获得比合金化铝合金相对较高的强度，但其同样存在增强材料难以分散、界面有害反应的问题，其最大的技术瓶颈在于：纤维增强相的存在虽然提高了基体材料的强度，但其增强体偏析、团簇严重破坏了合金组织的致密度和均匀性，导致合金复合材料存在很大的应力腐蚀、裂纹倾向，且材料的韧性、塑形和导电性能显著降低，加工和应用都存在极大的局限，特别是尚无性能突出的线材能够第一规模生产和应用。技术实现要素：本发明旨在提供同时具有优异机械性能、物理性能、导电性能的铝合金基复合线材，并提供铝合金基复合线材的制造方法。根据本发明的一方面，一种铝合金基复合线材，按重量百分比包含如下组分：硅si0.2％-0.55％，铁fe0.25％-0.42％，铜cu0.75％-1.0％，锆zr0.05％-0.8％，镁mg0.58％-0.95％，纳米氮化铌nbn0.001％-0.005％，纳米碳化镱ybc0.001％-0.01％，锂li0.01％-0.3％，锌zn0.85％-1.5％，纳米硼化镁mgb20.001％-0.006％，钛ti0.05％-0.09％，锶sr0.001％-0.009％，余量为铝al；所述铝合金基复合线材的直径为0.05mm-5mm；所述铝合金基线材的强度≥585mpa，延伸率≥15％，导电率≥62.5％iacs。根据本发明的另一方面，一种具有涂层的铝合金基复合线材，该具有涂层的铝合金基线材是在上述铝合金基复合线材的外层包覆一层或多层涂层，所述涂层为金属层、金属合金层、无机陶瓷层、复合相增强金属合金层中的一种或两种以上构成。根据本发明的又一方面，一种铝合金基复合线材的制造方法，所述方法包括：制备铝中间合金，其中，按重量百分比，al-si中间合金锭中si占5％，al-fe中间合金锭中fe占15％，al-cu中间合金锭中cu占20％，al-zr中间合金锭中zr占5％，al-mg中间合金锭中mg占5％，al-li中间合金锭中li占5％，al-zn中间合金锭中zn占10％，al-ti中间合金锭中ti占10％，al-sr中间合金锭中sr占20％；并将上述中间合金锭制成直径为5mm-20mm的中间合金颗粒；制备增强合金相的前驱体，将纳米氮化铌粉体、纳米碳化镱粉体、纳米硼化镁粉体分别与纳米纯铝粉体混合均匀，真空压制，真空低温热处理，分别得到增强合金相前驱体nbn-al、ybc-al和mgb2-al，并将上述增强合金相前驱体制成直径为5mm-10mm的颗粒；按重量百分比包含如下组分：硅si0.2％-0.55％，铁fe0.25％-0.42％，铜cu0.75％-1.0％，锆zr0.05％-0.8％，镁mg0.58％-0.95％，纳米氮化铌nbn0.001％-0.005％，纳米碳化镱ybc0.001％-0.01％，锂li0.01％-0.3％，锌zn0.85％-1.5％，纳米硼化镁mgb20.001％-0.006％，钛ti0.05％-0.09％，锶sr0.001％-0.009％，余量为铝al；进行配料，以此准备各中间合金颗粒、增强合金相前驱体颗粒和铝锭；将所述铝锭735℃-750℃熔化，得到铝熔体；将所述铝熔体流入真空倾动式保温炉中，保温至760℃-790℃，电磁搅拌15min，精炼处理；采用高压气枪将各中间合金颗粒射入到保温炉内的铝熔体中，电磁搅拌10min，除气除渣处理，650℃-690℃保温20min-30min，得到铝合金基熔体；采用氮气将增强合金相前驱体颗粒射入铝合金基熔体中，电磁搅拌10min，得到铝合金基复合熔体；通过连铸连轧得到铝合金基复合坯料，连铸温度为655℃-665℃，粗轧温度为480℃-510℃，终轧温度375℃-390℃；对铝合金基复合坯料进行第一热处理，以85℃/s以上的升温速度加热到480℃-560℃，保持60s以内，然后以50℃/s的速度冷却到75℃以下；在液氮中对第一热处理后的铝合金基复合坯料进行单次或多道次超低温高速拉制，得到铝合金基复合线坯；对铝合金基复合线坯进行第二热处理，所述第二热处理温度为155℃-175℃，热处理时间为1h-3h，得到铝合金基复合线材。根据本发明的实施例，所述纳米氮化铌粉体的平均粒径＜55nm，纳米碳化镱粉体的平均粒径＜50nm、纳米硼化镁粉体的平均粒径＜60nm，纳米纯铝粉体的平均粒径＜500nm。根据本发明的实施例，所述纳米氮化铌粉体与纳米纯铝粉体真空压制的压力为180mpa-220mpa，真空低温热处理温度为195℃-230℃；纳米碳化镱粉体与纳米纯铝粉体真空压制的压力为160mpa-200mpa，真空低温热处理温度为175℃-190℃；纳米硼化镁粉体与纳米纯铝粉体真空压制的压力为190mpa-245mpa，真空低温热处理温度为200℃-230℃。根据本发明的实施例，所述超低温高速拉制的道次变形率大于38％。根据本发明实施例的铝合金基复合线材，具有优异的抗拉强度、导电性能、耐腐蚀性能、抗蠕变性能、可焊性能、塑性及韧性。与现有技术相比，本发明在组分配比的基础上，通过增强合金相的制备及复合，连续热成型加工、超低温高速拉制及组合热处理，实现强度大于或等于585mpa，延伸率大于或等于15％，导电率大于或等于62.5％iacs的铝合金基线材的制造。具体实施方式为使本发明技术方案和优点更加清楚，通过以下几个具体实施例对本发明作进一步详细描述。显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。实施例1：铝合金基复合线材的制造过程如下：一、制备铝中间合金按重量百分比，al-si中间合金锭中si占5％，al-fe中间合金锭中fe占15％，al-cu中间合金锭中cu占20％，al-zr中间合金锭中zr占5％，al-mg中间合金锭中mg占5％，al-li中间合金锭中li占5％，al-zn中间合金锭中zn占10％，al-ti中间合金锭中ti占10％，al-sr中间合金锭中sr占20％；并将上述中间合金锭制成直径为5mm-20mm的中间合金颗粒；二、制备增强合金相的前驱体将平均粒径50nm的纳米氮化铌粉体、平均粒径45nm的纳米碳化镱粉体、平均粒径50nm的纳米硼化镁粉体分别与平均粒径300nm的纳米纯铝粉体混合均匀，真空压制，真空低温热处理，其中纳米氮化铌粉体与纳米纯铝粉体真空压制的压力为180mpa，真空低温热处理温度为195℃；纳米碳化镱粉体与纳米纯铝粉体真空压制的压力为160mpa，真空低温热处理温度为175℃；纳米硼化镁粉体与纳米纯铝粉体真空压制的压力为190mpa，真空低温热处理温度为200℃；分别得到增强合金相前驱体nbn-al、ybc-al和mgb2-al，并将上述前驱体制成直径为5mm的颗粒；三、配料按重量百分比包含如下组分：硅si0.2％-0.55％，铁fe0.25％-0.42％，铜cu0.75％-1.0％，锆zr0.05％-0.8％，镁mg0.58％-0.95％，纳米氮化铌nbn0.001％-0.005％，纳米碳化镱ybc0.001％-0.01％，锂li0.01％-0.3％，锌zn0.85％-1.5％，纳米硼化镁mgb20.001％-0.006％，钛ti0.05％-0.09％，锶sr0.001％-0.009％，余量为铝al；进行配料，以此准备各中间合金颗粒、增强合金相前驱体颗粒和铝锭；四、熔炼及复合将所述铝锭750℃熔化，得到铝熔体；将所述铝熔体流入真空倾动式保温炉中，保温至780℃，电磁搅拌15min，精炼处理；采用高压气枪将各中间合金颗粒射入到保温炉内的铝熔体中，电磁搅拌10min，除气除渣处理，650℃保温30min，得到铝合金基熔体；采用氮气将增强合金相前驱体颗粒射入铝合金基熔体中，电磁搅拌10min，得到铝合金基复合熔体；五、连铸连轧通过连铸连轧得到铝合金基复合坯料，连铸温度为655℃，粗轧温度为480℃，终轧温度375℃；六、第一热处理对铝合金基复合坯料进行第一热处理，以85℃/s以上的升温速度加热到480℃，并在60s以内的时间保持，然后以50℃/s的速度冷却到75℃以下；七、超低温高速拉制在液氮中对第一热处理后的铝合金基复合坯料进行单次或多道次超低温高速拉制，道次变形率为39％，得到铝合金基复合线坯；八、第二热处理对铝合金基复合线坯进行第二热处理，所述第二热处理温度为155℃，热处理时间为1h-3h，得到铝合金基复合线材。根据本实施例制得的铝合金基复合线材，直径为0.05mm-5mm；所述铝合金基线材的强度≥585mpa，延伸率≥15％，导电率≥61.5％iacs。实施例2：铝合金基复合线材的制造过程如下：一、制备铝中间合金按重量百分比，al-si中间合金锭中si占5％，al-fe中间合金锭中fe占15％，al-cu中间合金锭中cu占20％，al-zr中间合金锭中zr占5％，al-mg中间合金锭中mg占5％，al-li中间合金锭中li占5％，al-zn中间合金锭中zn占10％，al-ti中间合金锭中ti占10％，al-sr中间合金锭中sr占20％；并将上述中间合金锭制成直径为5mm-20mm的中间合金颗粒；二、制备增强合金相的前驱体将平均粒径35nm的纳米氮化铌粉体、平均粒径35nm的纳米碳化镱粉体、平均粒径40nm的纳米硼化镁粉体分别与平均粒径400nm的纳米纯铝粉体混合均匀，真空压制，真空低温热处理，其中纳米氮化铌粉体与纳米纯铝粉体真空压制的压力为190mpa，真空低温热处理温度为210℃；纳米碳化镱粉体与纳米纯铝粉体真空压制的压力为180mpa，真空低温热处理温度为190℃；纳米硼化镁粉体与纳米纯铝粉体真空压制的压力为215mpa，真空低温热处理温度为210℃；分别得到增强合金相前驱体nbn-al、ybc-al和mgb2-al，并将上述前驱体制成直径为5mm的颗粒；三、配料按重量百分比包含如下组分：硅si0.2％-0.55％，铁fe0.25％-0.42％，铜cu0.75％-1.0％，锆zr0.05％-0.8％，镁mg0.58％-0.95％，纳米氮化铌nbn0.001％-0.005％，纳米碳化镱ybc0.001％-0.01％，锂li0.01％-0.3％，锌zn0.85％-1.5％，纳米硼化镁mgb20.001％-0.006％，钛ti0.05％-0.09％，锶sr0.001％-0.009％，余量为铝al；进行配料，以此准备各中间合金颗粒、增强合金相前驱体颗粒和铝锭；四、熔炼及复合将所述铝锭735℃熔化，得到铝熔体；将所述铝熔体流入真空倾动式保温炉中，保温至770℃，电磁搅拌15min，精炼处理；采用高压气枪将各中间合金颗粒射入到保温炉内的铝熔体中，电磁搅拌10min，除气除渣处理，670℃保温30min，得到铝合金基熔体；采用氮气将增强合金相前驱体颗粒射入铝合金基熔体中，电磁搅拌10min，得到铝合金基复合熔体；五、连铸连轧通过连铸连轧得到铝合金基复合坯料，连铸温度为660℃，粗轧温度为490℃，终轧温度380℃；六、第一热处理对铝合金基复合坯料进行第一热处理，以85℃/s以上的升温速度加热到530℃，并在60s以内的时间保持，然后以50℃/s的速度冷却到75℃以下；七、超低温高速拉制在液氮中对第一热处理后的铝合金基坯料进行单次或多道次超低温高速拉制，道次变形率为41％，得到铝合金基复合线坯；八、第二热处理对铝合金基复合线坯进行第二热处理，所述第二热处理温度为165℃，热处理时间为1h-3h，得到铝合金基复合线材。根据本实施例制得的铝合金基复合线材，直径为0.05mm-5mm；所述铝合金基线材的强度≥585mpa，延伸率≥15％，导电率≥61.5％iacs。实施例3：铝合金基复合线材的制造过程如下：一、制备铝中间合金按重量百分比，al-si中间合金锭中si占5％，al-fe中间合金锭中fe占15％，al-cu中间合金锭中cu占20％，al-zr中间合金锭中zr占5％，al-mg中间合金锭中mg占5％，al-li中间合金锭中li占5％，al-zn中间合金锭中zn占10％，al-ti中间合金锭中ti占10％，al-sr中间合金锭中sr占20％；并将上述中间合金锭制成直径为5mm-20mm的中间合金颗粒；二、制备增强合金相的前驱体将平均粒径38nm的纳米氮化铌粉体、平均粒径39nm的纳米碳化镱粉体、平均粒径35nm的纳米硼化镁粉体分别与平均粒径350nm的纳米纯铝粉体混合均匀，真空压制，真空低温热处理，其中纳米氮化铌粉体与纳米纯铝粉体真空压制的压力为220mpa，真空低温热处理温度为230℃；纳米碳化镱粉体与纳米纯铝粉体真空压制的压力为200mpa，真空低温热处理温度为190℃；纳米硼化镁粉体与纳米纯铝粉体真空压制的压力为245mpa，真空低温热处理温度为230℃；分别得到增强合金相前驱体nbn-al、ybc-al和mgb2-al，并将上述前驱体制成直径为5mm的颗粒；三、配料按重量百分比包含如下组分：硅si0.2％-0.55％，铁fe0.25％-0.42％，铜cu0.75％-1.0％，锆zr0.05％-0.8％，镁mg0.58％-0.95％，纳米氮化铌nbn0.001％-0.005％，纳米碳化镱ybc0.001％-0.01％，锂li0.01％-0.3％，锌zn0.85％-1.5％，纳米硼化镁mgb20.001％-0.006％，钛ti0.05％-0.09％，锶sr0.001％-0.009％，余量为铝al；进行配料，以此准备各中间合金颗粒、增强合金相前驱体颗粒和铝锭；四、熔炼及复合将所述铝锭750℃熔化，得到铝熔体；将所述铝熔体流入真空倾动式保温炉中，保温至790℃，电磁搅拌15min，精炼处理；采用高压气枪将各中间合金颗粒射入到保温炉内的铝熔体中，电磁搅拌10min，除气除渣处理，690℃保温30min，得到铝合金基熔体；采用氮气将增强合金相前驱体颗粒射入铝合金基熔体中，电磁搅拌10min，得到铝合金基复合熔体；五、连铸连轧通过连铸连轧得到铝合金基复合坯料，连铸温度为665℃，粗轧温度为510℃，终轧温度390℃；六、第一热处理对铝合金基复合坯料进行第一热处理，以85℃/s以上的升温速度加热到560℃，并在60s以内的时间保持，然后以50℃/s的速度冷却到75℃以下；七、超低温高速拉制在液氮中对第一热处理后的铝合金基坯料进行单次或多道次超低温高速拉制，道次变形率大于42％，得到铝合金基复合线坯；八、第二热处理对铝合金基复合线坯进行第二热处理，所述第二热处理温度为175℃，热处理时间为1h-3h，得到铝合金基复合线材。根据本实施例制得的铝合金基复合线材，直径为0.05mm-5mm；所述铝合金基线材的强度≥585mpa，延伸率≥15％，导电率≥61.5％iacs。实施例4：对实施例1、2、3中的铝合金基复合线材与对比例合金线材在相同条件下进行相关力学和电气性能试验(见表1)。表1对比例合金线材与实施例铝合金基复合线材的性能合金材料拉伸强度(mpa)屈服强度(mpa)延伸率(％)导电率(％iacs)对比例1(8030)1151011161.0对比例2(7075-t6)5725031136对比例3(6201)2952653.552.5实施例15885662562.8实施例25925712362.9实施例36055822262.8由表1可见，实施例1、2、3制备的铝合金基复合线材与对比例相比，具有更好的综合力学和导电性能。对实施例1、2、3中的铝合金基复合线材与对比例合金线材在相同条件下进行盐雾腐蚀试验(见表2)。表2焊件盐雾腐蚀试验—单位面积失重由表2可见，实施例1、2和3中制备的铝合金基复合线材与对比例铝合金线材相比，耐腐蚀性能显著提高。以上所述的具体实施方式，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施方式而已，并不用于限定本发明的保护范围，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。当前第1页12