一种新型高强耐热铝合金导线.pdf

摘要
申请专利号：	CN201410062370.8	申请日：	2014.02.25
公开号：	CN103820680A	公开日：	2014.05.28
当前法律状态：	授权	有效性：	有权
法律详情：	授权\|\|\|实质审查的生效IPC(主分类):C22C 21/00申请日:20140225\|\|\|公开
IPC分类号：	C22C21/00; C22C1/02; H01B1/02; H01B5/02	主分类号：	C22C21/00
申请人：	贵州大学
发明人：	张晓燕; 樊磊; 黄鑫; 高红选; 巩向鹏; 王洋
地址：	550025 贵州省贵阳市贵州大学花溪北校区科技处
优先权：
专利代理机构：	贵阳中新专利商标事务所 52100	代理人：	吴无惧
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内容摘要

本发明公开了一种新型高强耐热铝合金导线，以工业纯铝为原料，在800±10℃添加微量硼、锑、锰、铜和锆元素，其中以质量分数计的组分为：0.01～0.30%的硼、0.05～0.60%的锑、0.02～0.80%的锰、0.05～2.30%的铜、0.05～0.90%的锆，余量为纯铝及不可避免的杂质，用常规的合金熔炼工艺制造。采用本发明所制的铝合金导线，既具有较高强度和良好耐热性，又具有较优导电率，导线的综合性能有明显提高。本发明铝合金导线可广泛应用于我国输电线路中，特别是大跨度、远距离的输变电工程中。

权利要求书

权利要求书
1.  一种新型高强耐热铝合金导线，以工业纯铝为原料，其特征在于：在800±10℃加入微量硼、锑、锰、铜和锆元素，其中以质量分数计的组分为：0.01～0.30%的硼、0.05～0.60%的锑、0.02～0.80%的锰、0.05～2.30%的铜、0.05～0.90%的锆，余量为纯铝及不可避免的杂质，用常规的合金熔炼工艺制造。

2.  根据权利要求1所述的一种新型高强耐热铝合金导线，其特征在于：所述的硼、锑、锰、铜和锆元素均以中间合金的形式添加。

3.  根据权利要求1所述的一种新型高强耐热铝合金导线，其特征在于：所述的硼、锑、锰、铜和锆的添加顺序为先加硼，再加入锑，然后加入铜，再加入锰，最后加入锆。

4.  根据权利要求1所述的一种新型高强耐热铝合金导线，其特征在于：以质量分数计组分为：0.15%的硼、0. 50%的锑、0.35%的锰、0.15%的铜、0.40%的锆，余量为纯铝及不可避免的杂质。

说明书

说明书一种新型高强耐热铝合金导线
技术领域
本发明涉及一种新型高强耐热铝合金导线，属于铝合金导线技术领域。
背景技术
随着我国国民经济的高速发展, 电力工业的建设呈现突飞猛进的趋势。在建的大跨越输电线路已向高压化、大容量化、远距离化方面发展和延伸, 仅使用传统的铝导线已不能满足“西电东送、南北互供、全国联网 ”的战略部署及大跨越输电线路的需求。迫切需要研究开发出高强、耐热及中导的新型铝合金导线。
在实际生产中，铝导线的耐热性、抗拉强度与导电率是一对矛盾体，想在提高铝导线的抗拉强度且保证合格导电率的前提下，获得较优的耐热性能，势必对添加的合金种类及含量有更高的要求。因此如何获得力学性能、耐热性能及导电性能的较优匹配是该领域研究的主要内容。
发明内容
本发明要解决的技术问题：提供一种新型高强耐热铝合金导线，既具有较高强度和良好耐热性，又具有较优导电率，导线的综合性能有明显提高，以克服现有技术的不足。
本发明的技术方案：
一种新型高强耐热铝合金导线，以工业纯铝为原料，在800±10℃加入微量硼、锑、锰、铜和锆元素，其中以质量分数计的组分为：0.01～0.30%的硼、0.05～0.60%的锑、0.02～0.80%的锰、0.05～2.30%的铜、0.05～0.90%的锆，余量为纯铝及不可避免的杂质，用常规的合金熔炼工艺制造。
上述的硼、锑、锰、铜和锆元素均以中间合金的形式添加。
前述的硼、锑、锰、铜和锆的添加顺序为先加硼，再加入锑，然后加入铜，再加入锰，最后加入锆。
本发明的有益效果：
在本发明中，硼在铝中可与Ti、V、Mn、Cr等微量杂质反应，形成不溶解的硼化物，以渣的形式去除，利用硼除杂及细化晶粒特性，减少铝合金导线中的杂质元素含量，使富集在晶界上的线状和片状杂质变成不连续的颗粒状，减小对电子流动的影响，能改善铝导线的导电性能；锑主要用作铸造铝合金中的变质剂，细化晶粒并改善组织，提高铝合金导线的力学性能；锰能阻止铝合金的再结晶过程，提高再结晶温度，并能显著细化再结晶晶粒，再结晶晶粒的细化主要是通过MnAl6化合物弥散质点对再结晶晶粒长大阻碍造成，且MnAl6能溶解杂质铁，形成（Fe、Mn）Al6，减小铁的有害影响；铜在纯铝中有明显的弥散强化作用，能够提高铝合金的抗拉强度与疲劳强度，改善合金的铸造、切削加工性并提高表面光洁度，时效处理后，含Cu的第二相均匀析出，有利于改善离子电场的规整性，使电导率回升；锆元素抑制铝合金再结晶最为显著，变形过程中产生的纤维组织、高密度位错、以及高密度、细小弥散的亚稳相Al3Zr，也可以使得铝合金导线具有优良的综合性能。
本发明先添加硼除去Ti、V、Mn、Cr等微量杂质的硼化物和铝硼化物团聚物，提高导电率，再加入锑细化晶粒提高力学性能，又加入铜进一步提高力学性能，再加入锰提高再结晶温度并细化晶粒，提高铝合金导线的耐热性能和强度，最后加入锆进一步提高铝合金导线的耐热性和综合性能。本发明中添加的硼、锑、锰、铜和锆均有各自的质量分数范围，可保证除杂和提高铝合金导线的耐热性能和强度，避免了因各种元素分量不够导致的除杂不彻底，异或因各种元素分量多余而形成的新的杂质，进而影响铝合金导线的耐热性能和强度的问题；同时硼、锑、锰、铜和锆均以中间合金的形式添加，既可减少硼、锑、锰、铜和锆元素在反应中的烧损量，又可减少反应时间，提高工作效率。
与现有技术相比，本发明的高强耐热铝合金导线具有以下的特点：①铝导线的抗拉强度提高，制成的成品导线抗拉强度可达230MPa以上，能有效降低成品导线的废品率和输电线路的安全性；②铝导线的耐热性较优，能在180℃下持续工作较长时间；③铝导线的导电率较高，可达52.5%IACS以上，能实现高效低耗地传送电能；④不含有金、银、铂和铑等贵金属，所加的锑、锰、铜和锆价格相对便宜且量少，制作成本每吨提高约150元，但却大大提高了生产效率和铝导线的综合性能。本发明铝合金导线可广泛应用于我国输电线路中，特别是大跨度、远距离的输变电工程中。
具体实施方式：
实施例1：
一种新型高强耐热铝合金导线，以工业纯铝为原料，采用常规的合金熔炼工艺制造，在800℃先后加入微量硼、锑、铜、锰和锆元素，各种元素的添加均以中间合金的形式添加，其添加中间合金为含硼量10%的铝硼中间合金、含锑量12%的铝锑中间合金、含铜量25%的铝铜中间合金、含锰量7.5%的铝锰中间合金、含锆量7.5%的铝锆中间合金。其中合金中的各种元素在整个铝合金导线中以质量分数计的组分为：硼为0.15%、锑为0. 50%、锰为0.35%、铜为0.15%、锆为0.40%，余量为纯铝及不可避免的杂质。
实施例2：
一种新型高强耐热铝合金导线，以工业纯铝为原料，采用常规的合金熔炼工艺制造，在800℃先后加入微量硼、锑、铜、锰和锆元素，各种元素的添加均以中间合金的形式添加，其添加中间合金为含硼量10%的铝硼中间合金、含锑量12%的铝锑中间合金、含铜量25%的铝铜中间合金、含锰量7.5%的铝锰中间合金、含锆量7.5%的铝锆中间合金。其中合金中的各种元素在整个铝合金导线中以质量分数计的组分为：硼为0.01 %、锑为0. 05%、锰为0.02%、铜为0.05%、锆为0.05%，余量为纯铝及不可避免的杂质。
实施例3：
一种新型高强耐热铝合金导线，以工业纯铝为原料，采用常规的合金熔炼工艺制造，在800℃先后加入微量硼、锑、铜、锰和锆元素，各种元素的添加均以中间合金的形式添加，其添加中间合金为含硼量10%的铝硼中间合金、含锑量12%的铝锑中间合金、含铜量25%的铝铜中间合金、含锰量7.5%的铝锰中间合金、含锆量7.5%的铝锆中间合金。其中合金中的各种元素在整个铝合金导线中以质量分数计的组分为：硼为0.30%、锑为0. 60%、锰为0.80%、铜为2.30%、锆为0.90%，余量为纯铝及不可避免的杂质。

资源描述

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1、(10)申请公布号 CN 103820680 A (43)申请公布日 2014.05.28 CN 103820680 A (21)申请号 201410062370.8 (22)申请日 2014.02.25 C22C 21/00(2006.01) C22C 1/02(2006.01) H01B 1/02(2006.01) H01B 5/02(2006.01) (71)申请人贵州大学地址 550025 贵州省贵阳市贵州大学花溪北校区科技处 (72)发明人张晓燕樊磊黄鑫高红选巩向鹏王洋 (74)专利代理机构贵阳中新专利商标事务所 52100 代理人吴无惧 (54) 发明名称一。

2、种新型高强耐热铝合金导线 (57) 摘要本发明公开了一种新型高强耐热铝合金导线，以工业纯铝为原料，在 80010添加微量硼、锑、锰、铜和锆元素，其中以质量分数计的组分为： 0.01 0.30% 的硼、 0.05 0.60% 的锑、 0.02 0.80% 的锰、 0.05 2.30% 的铜、 0.05 0.90% 的锆，余量为纯铝及不可避免的杂质，用常规的合金熔炼工艺制造。采用本发明所制的铝合金导线，既具有较高强度和良好耐热性，又具有较优导电率，导线的综合性能有明显提高。本发明铝合金导线可广泛应用于我国输电线路中，特别是大跨度、远距离的输变电。

3、工程中。 (51)Int.Cl. 权利要求书 1 页说明书 2 页 (19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)发明专利申请权利要求书1页说明书2页 (10)申请公布号 CN 103820680 A CN 103820680 A 1/1 页 2 1. 一种新型高强耐热铝合金导线，以工业纯铝为原料，其特征在于：在 80010加入微量硼、锑、锰、铜和锆元素，其中以质量分数计的组分为： 0.01 0.30% 的硼、 0.05 0.60% 的锑、 0.02 0.80% 的锰、 0.05 2.30% 的铜、 0.05 0.90% 的锆，余量为纯铝及不可避免的杂质，用常规。

4、的合金熔炼工艺制造。 2. 根据权利要求 1 所述的一种新型高强耐热铝合金导线，其特征在于：所述的硼、锑、锰、铜和锆元素均以中间合金的形式添加。 3. 根据权利要求 1 所述的一种新型高强耐热铝合金导线，其特征在于：所述的硼、锑、锰、铜和锆的添加顺序为先加硼，再加入锑，然后加入铜，再加入锰，最后加入锆。 4. 根据权利要求 1 所述的一种新型高强耐热铝合金导线，其特征在于：以质量分数计组分为： 0.15% 的硼、 0. 50% 的锑、 0.35% 的锰、 0.15% 的铜、 0.40% 的锆，余量为纯铝及不可避免的杂质。权利要求书 CN 。

5、103820680 A 2 1/2 页 3 一种新型高强耐热铝合金导线技术领域 0001 本发明涉及一种新型高强耐热铝合金导线，属于铝合金导线技术领域。背景技术 0002 随着我国国民经济的高速发展, 电力工业的建设呈现突飞猛进的趋势。在建的大跨越输电线路已向高压化、大容量化、远距离化方面发展和延伸 , 仅使用传统的铝导线已不能满足 “西电东送、南北互供、全国联网 ” 的战略部署及大跨越输电线路的需求。迫切需要研究开发出高强、耐热及中导的新型铝合金导线。 0003 在实际生产中，铝导线的耐热性、抗拉强度与导电率是一对矛盾体，想在提高铝导线的抗拉强度且保证合格导电。

6、率的前提下，获得较优的耐热性能，势必对添加的合金种类及含量有更高的要求。因此如何获得力学性能、耐热性能及导电性能的较优匹配是该领域研究的主要内容。发明内容 0004 本发明要解决的技术问题：提供一种新型高强耐热铝合金导线，既具有较高强度和良好耐热性，又具有较优导电率，导线的综合性能有明显提高，以克服现有技术的不足。 0005 本发明的技术方案：一种新型高强耐热铝合金导线，以工业纯铝为原料，在 80010加入微量硼、锑、锰、铜和锆元素，其中以质量分数计的组分为： 0.01 0.30% 的硼、 0.05 0.60% 的锑、 0.02 0.80%的锰、 0。

7、.052.30%的铜、 0.050.90%的锆，余量为纯铝及不可避免的杂质，用常规的合金熔炼工艺制造。 0006 上述的硼、锑、锰、铜和锆元素均以中间合金的形式添加。 0007 前述的硼、锑、锰、铜和锆的添加顺序为先加硼，再加入锑，然后加入铜，再加入锰，最后加入锆。 0008 本发明的有益效果：在本发明中，硼在铝中可与 Ti、 V、 Mn、 Cr 等微量杂质反应，形成不溶解的硼化物，以渣的形式去除，利用硼除杂及细化晶粒特性，减少铝合金导线中的杂质元素含量，使富集在晶界上的线状和片状杂质变成不连续的颗粒状，减小对电子流动的影响，能改善铝导线的导。

8、电性能；锑主要用作铸造铝合金中的变质剂，细化晶粒并改善组织，提高铝合金导线的力学性能；锰能阻止铝合金的再结晶过程，提高再结晶温度，并能显著细化再结晶晶粒，再结晶晶粒的细化主要是通过 MnAl6化合物弥散质点对再结晶晶粒长大阻碍造成，且 MnAl6能溶解杂质铁，形成（Fe、 Mn） Al6，减小铁的有害影响；铜在纯铝中有明显的弥散强化作用，能够提高铝合金的抗拉强度与疲劳强度，改善合金的铸造、切削加工性并提高表面光洁度，时效处理后，含 Cu 的第二相均匀析出，有利于改善离子电场的规整性，使电导率回升；锆元素抑制铝合金再结晶最为显著，变形。

9、过程中产生的纤维组织、高密度位错、以及高密度、细小弥散的亚稳相 Al3Zr，也可以使得铝合金导线具有优良的综合性能。说明书 CN 103820680 A 3 2/2 页 4 0009 本发明先添加硼除去 Ti、 V、 Mn、 Cr 等微量杂质的硼化物和铝硼化物团聚物，提高导电率，再加入锑细化晶粒提高力学性能，又加入铜进一步提高力学性能，再加入锰提高再结晶温度并细化晶粒，提高铝合金导线的耐热性能和强度，最后加入锆进一步提高铝合金导线的耐热性和综合性能。本发明中添加的硼、锑、锰、铜和锆均有各自的质量分数范围，可保证除杂和提高铝合金导线的耐热性能和强度，。

10、避免了因各种元素分量不够导致的除杂不彻底，异或因各种元素分量多余而形成的新的杂质，进而影响铝合金导线的耐热性能和强度的问题；同时硼、锑、锰、铜和锆均以中间合金的形式添加，既可减少硼、锑、锰、铜和锆元素在反应中的烧损量，又可减少反应时间，提高工作效率。 0010 与现有技术相比，本发明的高强耐热铝合金导线具有以下的特点：铝导线的抗拉强度提高，制成的成品导线抗拉强度可达 230MPa 以上，能有效降低成品导线的废品率和输电线路的安全性；铝导线的耐热性较优，能在 180下持续工作较长时间；铝导线的导电率较高，可达 52.5%IACS 以上。

11、，能实现高效低耗地传送电能；不含有金、银、铂和铑等贵金属，所加的锑、锰、铜和锆价格相对便宜且量少，制作成本每吨提高约 150 元，但却大大提高了生产效率和铝导线的综合性能。本发明铝合金导线可广泛应用于我国输电线路中，特别是大跨度、远距离的输变电工程中。 0011 具体实施方式：实施例 1 ：一种新型高强耐热铝合金导线，以工业纯铝为原料，采用常规的合金熔炼工艺制造，在 800先后加入微量硼、锑、铜、锰和锆元素，各种元素的添加均以中间合金的形式添加，其添加中间合金为含硼量 10% 的铝硼中间合金、含锑量 12% 的铝锑中间合金、含铜量 25%。

12、的铝铜中间合金、含锰量 7.5% 的铝锰中间合金、含锆量 7.5% 的铝锆中间合金。其中合金中的各种元素在整个铝合金导线中以质量分数计的组分为：硼为 0.15%、锑为 0. 50%、锰为 0.35%、铜为 0.15%、锆为 0.40%，余量为纯铝及不可避免的杂质。 0012 实施例 2 ：一种新型高强耐热铝合金导线，以工业纯铝为原料，采用常规的合金熔炼工艺制造，在 800先后加入微量硼、锑、铜、锰和锆元素，各种元素的添加均以中间合金的形式添加，其添加中间合金为含硼量 10% 的铝硼中间合金、含锑量 12% 的铝锑中间合金、含铜量 25% 的铝铜。

13、中间合金、含锰量 7.5% 的铝锰中间合金、含锆量 7.5% 的铝锆中间合金。其中合金中的各种元素在整个铝合金导线中以质量分数计的组分为：硼为 0.01 %、锑为 0. 05%、锰为 0.02%、铜为 0.05%、锆为 0.05%，余量为纯铝及不可避免的杂质。 0013 实施例 3 ：一种新型高强耐热铝合金导线，以工业纯铝为原料，采用常规的合金熔炼工艺制造，在 800先后加入微量硼、锑、铜、锰和锆元素，各种元素的添加均以中间合金的形式添加，其添加中间合金为含硼量 10% 的铝硼中间合金、含锑量 12% 的铝锑中间合金、含铜量 25% 的铝铜中间合金、含锰量 7.5% 的铝锰中间合金、含锆量 7.5% 的铝锆中间合金。其中合金中的各种元素在整个铝合金导线中以质量分数计的组分为：硼为 0.30%、锑为 0. 60%、锰为 0.80%、铜为 2.30%、锆为 0.90%，余量为纯铝及不可避免的杂质。说明书 CN 103820680 A 4 。

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