一种高导电中强度非热处理型铝合金导体材料及制备方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及电线电缆用导体材料，具体是指一种高导电中强度非热处理型铝合金 导体材料及制备方法，属于电工材料制备技术领域。
【背景技术】
[0002] 随着我国国民经济的发展，电力需求的不断增加，电力能源在传输中的要求越来 越高，建设以超、特高压线路为基础的"坚强智能电网"日益受到关注。在"西电东送、南北 互供、全国联网"的战略部署下，在"资源节约型、环境友好型和新技术、新材料、新工艺"的 "两型三新"电网建设的需求下，提高输电导线的强度、延伸率和电导率，建立高压化、大容 量化、远距离化输电导线成为铝合金导线的发展方向。但是铝合金导体材料的强度和电导 率是一对矛盾体，两者往往陷入此消彼长的困境，如何更好地兼顾两者的指标成为铝合金 发展的关键。非热处理型铝导体材料具有较高的强度和较好的导电性能，可免除热处理工 序，降低制造成本，提高制造效率，具有显著的节能环保和经济效益意义。
[0003] 微合金化是改善合金性能的有效手段，如中国专利CN102816960B、CN101770828B、 CN102363849B，均是通过微合金化手段，实现了非热处理型铝导体材料的制备。其中专利 CN102816960B开发的非热处理铝合金导体材料的延伸率达到了 2%，但是材料的导电率只 达到57. 5%IACS，抗拉强度为225MPa。专利CN101770828B通过调整合金成分和改善加工 工艺获得了导电率大于60%IACS的铝合金导体材料，但是材料的抗拉强度只达到171MPa， 而且没有报道材料的延伸率。专利CN102363849B公开的非热处理型高导电铝合金导体材 料的导电率大于61%IACS，延伸率大于2. 0%，但是材料的抗拉强度只有160-170MPa。随 着全铝合金绞线的推广，对铝合金材料的强度指标要求越来越高，如何在相对较高的导电 率情况下提升材料的强度指标成为线缆工作者研究的热点。
【发明内容】
[0004] 本发明的目的在于克服现有技术之不足而提供一种组分配比合理、制备工艺简 单的高导电中强度非热处理型铝合金导体材料及制备方法。本发明制备的铝合金导体材 料，强度高、导电率较高、延伸率较大，不需热处理就可实现抗拉强度为240MPa，延伸率为 2. 0%，导电率为 59. 2%IACS。
[0005] 本发明一种高导电中强度非热处理型铝合金导体材料，包括下述组分，按质量百 分比组成：
[0006]Mg0? 10~0? 20wt%，
[0007] Cu 0? 20~0? 30wt%，
[0008]Fe0?15 ~0? 30wt%，
[0009]B0? 05~0? 10wt%，
[0010] 不可避免杂质硅含量小于0.05%，杂质钛、钒、铬、锰的含量总和小于0.01 %;铝为 余量。
[0011] 本发明一种高导电中强度非热处理型铝合金导体材料还含有铌，铌的质量百分含 量大于0小于等于0.20%。
[0012] 本发明一种高导电中强度非热处理型铝合金导体材料还含有铒，铒的质量百分含 量大于0小于等于0. 10%。
[0013] 本发明一种高导电中强度非热处理型铝合金导体材料的制备方法，是按设计的铝 导体材料组分配比分别选取工业纯铝锭，镁、铜、铁、硼的中间合金；将纯度大于99. 7%的 工业纯铝锭熔化，向熔体中加入镁、铜、铁、硼的中间合金，于740°C~760°C保温，待中间合 金完全熔化后，经搅拌、精炼、炉前成分快速分析、成分调整、静置后，连铸连乳成圆形铝合 金杆。
[0014] 本发明一种高导电中强度非热处理型铝合金导体材料的制备方法，所述镁、铜、 铁、硼的中间合金为铝基镁、铜、铁、硼中间合金。
[0015] 本发明一种高导电中强度非热处理型铝合金导体材料的制备方法，中间合金完全 熔化后，向合金熔液中添加质量百分含量大于〇小于等于〇. 20%的铌和/或质量百分含量 大于〇小于等于〇. 10%的铒；所述铌和/或铒以中间合金加入。
[0016] 本发明一种高导电中强度非热处理型铝合金导体材料的制备方法，连铸连乳工艺 参数为：进乳温度480°C-530°C，终乳温度200°C-280°C，总变形量多90% ;优选的进乳温 度为480-5KTC，终乳温度为200-240°C，总变形量彡93%。
[0017] 本发明所述高导电中强度非热处理型铝合金导体材料，采用铜、镁、铁微合金化， 有效提高了该导电铝合金的强度；添加微量的合金元素硼，有效提高该导电铝合金的导电 性；复合添加铌和/或铒，可以有效细化该导电铝合金的晶粒、提高合金的耐热性并净化基 体。本发明采用上述多组元微量合金元素的添加，通过各组元的协同作用，实现了高导电中 强度非热处理型铝合金导体材料的制备，所制备的铝合金材料导电率达到59. 2%IACSJA 拉强度大于240MPa，延伸率大于2. 0%，较现有技术制备的非热处理型铝合金导体材料的 强度、塑性高，导电性能相当。
[0018] 本发明的有益效果为：本发明为电线电缆导体用材料领域提供一种新型材料。本 发明通过铝镁合金、铝铜合金和铝铁合金的复合微合金化，获得中强度铝合金，在此基础 上，通过加入铝硼和铝铒合金，有效控制杂质形态和数量；通过加入铝铌合金，达到细化合 金的晶粒，随后，进行连铸连乳，控制进乳温度为480°C-530 °C，终乳温度为200°C-280 °C， 总变形量多90 %，最终获得强度高、韧性好、导电率高的铝合金材料。本发明制备得到的铝 合金材料导电率达到59. 2 %IACS，抗拉强度大于240MPa，延伸率大于2. 0 %，较现有技术制 备的非热处理型铝合金导体材料的强度、塑性高，导电性能相当。使用本发明的材料制造全 铝合金绞线，可以直接采用连铸连乳方式生产，可免除热处理工序，不需要对合金锭材或合 金棒材进行均匀化处理，取消了高强度铝合金的时效处理工序，因此可以解决由于热处理 而不能连续生产的瓶颈问题降低了铝合金导线的降低制造成本，提高了生产效率，具有显 著的节能环保和经济效益意义。
[0019] 综上所述，本发明组分配比合理、制备工艺简单，连铸连乳即获得具有较高电导率 以及较好抗拉强度的非热处理型铝合金导体材料；便于实现连续生产，可有效减低铝合金 导线的生产成本以及能源消耗，制造效率高，经济效益显著，适于工业化应用。
【附图说明】
[0020] 附图1为本发明实施例2制备的合金的铸态组织金相照片。
[0021] 附图2为本发明实施例2制备的合金的X射线衍射图谱。
[0022] 由图1可知：实施例2制备的合金的铸态组织呈典型的等轴状树枝晶分布，晶粒尺 寸在200ym左右。
[0023]由图2可知：实施例2制备的合金中无第二相的衍射峰出现，表明合金元素在基体 中主要以固溶态的形式存在，或者以少量化合物的形式存在，但实验仪器难以鉴定其是否 存在。
【具体实施方式】
[0024] 实施例1