一种高导电率高力学性能8030系电工圆铝杆及其制备方法
【专利摘要】本发明公开了一种高导电率高力学性能8030系电工圆铝杆及其制备方法，将8030系电工圆铝杆配料在350?400℃温度下预热1h，在650?750℃温度下加热融化，在所得铝合金溶液中加入Al?La2O3及Al?Cu中间合金充分搅拌，加入量按重量百分比计分别为La2O30.2?0.4%和Cu0.4?0.9%，加入精炼剂并充分搅拌，将铝合金溶液在650?750℃温度下保温10?20 min后，浇注得直径为100 mm的铝合金棒，在450?550℃温度下保温2?3 h后进行热挤压，得到所需规格的电工圆铝杆。本发明通过添加La2O30.2%?0.4%和Cu0.4%?0.9%，电工圆铝杆既具有较高的电导率，又具有较好的力学性能，电导率提高到62%IACS，抗拉强度可达230 MPa，伸长率超过30%，相比现有的8030系两种性能同时提供20%?30%，其制备工艺简单，且造价低廉，容易进行批量化的生产。
【专利说明】
一种高导电率高力学性能8030系电工圆铝杆及其制备方法
技术领域
[0001 ]本发明涉及一种高导电率高力学性能8030系电工圆铝杆及其制备方法，特别是一种基于8030系的同时具备高电导率和高力学性能的电工圆铝杆材料的制备方法。
【背景技术】
[0002]我国自20世纪80年代开始研制电工圆铝杆，于1995年开始用于城网线路增容改造，2005年在北京城网线路增容改造时开始批量采用国产电工圆铝杆。近年来，为了降低线路的输电损耗，电工圆铝杆的电导率58%IACS提高到60%IACS，到2012年底，我国已有十余家企业能生产60%IACS的电工圆铝杆。
[0003]然而，与铜导线相比，电工圆铝杆的导电率仍然不够高，例如现有8030系电工圆铝杆的成分质量分数百分比为:S i 彡 0.1 %，Fe0.3%-0.8%，Cu0.15%_0.3%，Mg 彡 0.0 5%，Zn <
0.05%，B0.001%-0.04%，其抗拉强度为105-155 MPa，断后伸长率不小于10%，在20°C时电导率大于57.99IACS即可满足国标。若在现有电工圆铝杆(如8030系)中加入一定量的Cu元素，可以提高其电导率，但其韧性(如伸长率、断面收缩率等)会明显下降，这将使电工圆铝杆的在成型过程中容易发生断裂。因此，如何同时提高电工圆铝杆的导电率和力学性能是目前的重点和难点。
【发明内容】
[0004]本发明要解决的技术问题是:提供一种高导电率高力学性能8030系电工圆铝杆及其制备方法，该方法是对现有8030电工圆铝杆的改进，导电率更高，还能够保证力学性能更好，制备工艺简单，且造价低廉，容易进行批量化的生产。
[0005]本发明技术方案:一种高导电率高力学性能电工圆铝杆，其特征在于:其成分质量分数百分比为:Si 彡 0.1%，Fe0.3%-0.8%，Mg彡 0.05%，ZnS 0.05%，B0.001%_0.04%，稀土氧化物 La2O30.2%-0.4%，Cu0.4%-0.9%，余量为 Al。
[0006]在熔炼过程中所添加的La2O3和Cu需分别以Al- La2O3中间合金和Al-Cu中间合金形式加入，Al- La2O3中间合金中La2O3质量百分比为0.5%-1.5%，Al-Cu中间合金中Cu质量百分比为1%-3%。
[0007]一种基于8030系的高导电率高力学性能电工圆铝杆的其制备方法，该方法包括以下步骤:
(I)将配比制备材料在350-400 °C温度下预热Ih;
(2 )将预热后的配比制备材料在650-750 0C温度下加热融化；
(3 )在步骤(2 )中所得的铝合金溶液中加入Al -La2O3中间合金和Al -Cu中间合金，充分搅拌；
(4)在步骤(3)中所得的铝合金溶液中加入精炼剂，充分搅拌，用漏瓢去除表面杂质；
(5)将步骤(4)中所得的铝合金溶液在650-750°C温度下保温10-20min后，浇注10-20min后将铝合金锭取出； (6)将所得铝合金锭在450-550°C温度下保温2-3h后，将其进行热挤压，得到所需规格的电工圆铝杆。
[0008]本发明的有益效果:与现有技术相比，本发明对现有8030电工圆铝杆，在材料中加入稀土氧化物La2O30.2%-0.4%和将铜的含量从Cu0.15%-0.3%增加到Cu0.4%-0.9%，稀土氧化物La2O3不但有除杂去氢的作用，具有细化晶粒粒度，从而改善力学性能，从而实现8030电工圆铝杆电导率提高到62%IACS，抗拉强度可达230 MPa，伸长率超过30%，与8030电工圆铝杆相比，电导率与力学性能同时提升提高20-30%，且制备工艺简单，且造价低廉，容易进行批量化的生产。
[0009]为了进一步说明本发明的有益效果，发明人做了如下实验:
材料的力学性能试验，试验中加入稀土元素为配比量。
[0010]对经本发明制备得到的铝合金溶液进行浇注，得到标准拉伸试样，利用抗拉强度试验仪对其力学性能进行测试。
[0011 ]图1为合金的抗拉强度和伸长率随Cu含量添加量的关系曲线，由图1可知，随着Cu添加量的增加，合金的抗拉强度增加而伸长率均降低，这是由于随着Cu添加量的增加，合金中的Cu Al2第二相数量逐渐增多，阻碍位错运动的能力增加，使得合金强度上升、韧性下降，当铜含量不低于0.5%时，铝合金材料的抗拉强度大于230 MPa，当铜含量不高于0.5%时，伸长率大于30%，可进一步满足成型需求。
[0012]材料的导电率
将本发明制备的电工圆铝杆进行导电率测试，结果如图2所示，导电性随着Cu含量的增加呈现上升趋势。合金中添加不低于0.5%Cu时，导电率不低于62%IACS。
[0013]综合分析可得，当合金中添加0.5%Cu时，所得电工圆铝杆的抗拉强度约为230MPa，伸长率约为30%，导电率约为62%，相对于8030系电工圆铝杆均提高20-30%，这具有显著的进步。
【附图说明】
[0014]图1是不同Cu含量对8030铝合金抗拉强度和伸长率的影响；
图2是不同Cu含量对8030铝合金导电率的影响。
【具体实施方式】
[0015]下面结合实施例对本发明作进一步的说明，但并不作为对本发明限制的依据。
[0016]实施例1:一种高导电率高力学性能电工圆铝杆，其成分质量分数百分比为:SiS
0.1%,Fe0.3%-0.8%，Mg彡0.05%，Zn彡0.05%，B0.001%_0.04%，稀土氧化物La2O30.1%-0.5%，Cu0.4%-0.9%，余量为Al，在熔炼过程中所添加的La2O3和Cu需分别以Al-La2O3中间合金和Al-Cu中间合金形式加入，Al-La2O3中间合金中La2O3质量百分比为0.5%-1.5%，A1-Cu中间合金中Cu质量百分比为I %-3%，其制备方法包括以下步骤:
(I)将配比制备材料(不含铜成分)在350-400°C温度下预热Ih;
(2 )将预热后的配比制备材料在650-750 0C温度下加热融化；
(3 )在步骤(2 )中所得的铝合金溶液中加入Al -La2O3中间合金和Al -Cu中间合金，充分搅拌； (4)在步骤(3)中所得的铝合金溶液中加入精炼剂，充分搅拌，用漏瓢去除表面杂质；
(5)将步骤(4)中所得的铝合金溶液在650-750°C温度下保温10-20min后，浇注10-20min后将铝合金锭取出；
(6)将所得铝合金锭在450-550°C温度下保温2-3h后，将其进行热挤压，得到所需规格的电工圆铝杆。
[0017]实施例2:将8030系电工圆铝杆材料(不含铜成分)在350_400°C温度下预热Ih后，将材料在650-750°C温度下加热融化，在所得铝合金溶液中加入Al-La2O3及Al-Cu中间合金充分搅拌，加入量按重量百分比计分别为La2O3:0.3%，Cu: 0.4%，加入精炼剂并充分搅拌，用漏瓢去除表面杂质将铝合金溶液在650-750°C温度下保温10-20 min后，浇注得标准拉伸试样，并对其导电性及力学性能进行测试可得，其抗拉强度为195MPa，伸长率为37%，电导率为59IACS。
[0018]实施例3:将8030系电工圆铝杆材料在350-400°C温度下预热I h后，将材料在650-750 °C温度下加热融化，在所得铝合金溶液中加入Al-La2O3及Al-Cu中间合金充分搅拌，加入量按重量百分比计分别为La2O3 = 0.2%，Cu:0.5%，加入精炼剂并充分搅拌，用漏瓢去除表面杂质将铝合金溶液在650-750°C温度下保温10-20 min后，浇注得直径为100 mm的铝合金棒，在450-550Γ温度下保温2-3 h后进行热挤压，得到所需规格的电工圆铝杆，并对其导电性及力学性能进行测试可得，其抗拉强度为230MPa，伸长率为30%，电导率为62IACS。
[0019]实施例4:将8030系电工圆铝杆材料在350-400°C温度下预热I h后，将材料在650-750 °C温度下加热融化，在所得铝合金溶液中加入Al-La2O3及Al-Cu中间合金充分搅拌，加入量按重量百分比计分别为La2O3:0.4%，Cu: 0.9%，加入精炼剂并充分搅拌，用漏瓢去除表面杂质将铝合金溶液在650-750°C温度下保温10-20 min后，浇注得直径为100 mm的铝合金棒，在450-550Γ温度下保温2-3 h后进行热挤压，得到所需规格的电工圆铝杆，并对其导电性及力学性能进行测试可得，其抗拉强度为194MPa，伸长率为35%，电导率为63IACS。
【主权项】
1.一种高导电率高力学性能8030系电工圆铝杆，其特征在于:其成分质量分数百分比为:Si 彡 0.1%，Fe0.3%-0.8%，Mg彡 0.05%，Zn 彡 0.05%，B0.001%_0.04%，稀土氧化物 La2O30.2%-0.4%，Cu0.4%-0.9%，余量为 Al。2.根据权利要求1所述的一种高导电率高力学性能8030系电工圆铝杆，其特征在于:熔炼过程中所添加的La2O3和Cu需分别以Al-La2O3中间合金和Al-Cu中间合金形式加入，Al-La2O3中间合金中La2O3质量百分比为0.5%-1.5%，Al-Cu中间合金中Cu质量百分比为1%-3%。3.根据权利要求1-2任一所述的一种高导电率高力学性能8030系电工圆铝杆的制备方法，其特征在于:该方法包括以下步骤: (1)将配比制备材料在350-400°C温度下预热Ih; (2)将预热后的配比制备材料在650-750°C温度下加热融化； (3)在步骤(2)中所得的铝合金溶液中加入Al-La2O3中间合金和Al-Cu中间合金，充分搅拌； (4)在步骤(3)中所得的铝合金溶液中加入精炼剂，充分搅拌，用漏瓢去除表面杂质； (5)将步骤(4)中所得的铝合金溶液在650-750°C温度下保温10-20min后，浇注10-20min后将铝合金锭取出； (6)将所得铝合金锭在450-550°C温度下保温2-3h后，将其进行热挤压，得到所需规格的电工圆铝杆。
【文档编号】C22C1/06GK105950896SQ201610318281
【公开日】2016年9月21日
【申请日】2016年5月16日
【发明人】曾华荣, 张迅, 刘宇, 曾鹏, 徐鹏, 杨靖
【申请人】贵州电网有限责任公司电力科学研究院