高强度耐热铝合金、单线及其生产方法和导线 |
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| 申请号 | CN202410031743.9 | 申请日 | 2024-01-09 | 公开(公告)号 | CN117535568B | 公开(公告)日 | 2024-04-19 |
| 申请人 | 北京魏桥国科新能源技术研究院有限公司; 滨州魏桥国科高等技术研究院; | 发明人 | 白清领; 李磊; 崔振杰; 王晓东; | ||||
| 摘要 | 本 申请 涉及 金属加工 技术领域，公开一种高强度耐热 铝 合金 、单线及其生产方法和 导线 。其中，高强度耐热 铝合金 单线，按 质量 百分比计，包括以下组分：Fe 0.1%至0.2%，Mg 0.35%至0.7%，Si 0.5%至0.75%，Ta 0.1%至0.25%，Zr 0.1%至0.3%，La 0.01%至0.03%，Ce 0.01%至0.05%，其余为Al和不可避免的杂质元素。本申请的高强度耐热铝合金单线，提升了 抗拉强度 、伸长率和导电率。 | ||||||
| 权利要求 | 1.一种高强度耐热铝合金，其特征在于，按质量百分比计，包括以下组分： |
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| 说明书全文 | 高强度耐热铝合金、单线及其生产方法和导线技术领域背景技术[0003] 但是，目前高强度耐热铝合金的抗拉强度为225MPa、伸长率为2%，导电率只有55%IACS，难以满足大跨越工程高安全性和大容量传输的要求。 [0004] 因此，进一步提升耐热铝合金的强度、伸长率和导电率，对于提高架空输电线路的安全性和输送效率，实现电网的节能减排具有重要意义。 [0006] 在实现本公开实施例的过程中，发现相关技术中至少存在如下问题： [0007] 相关技术中的非热处理强化型合金，合金强度受到很大限制，难以获得突破性提升。 [0008] 而且，加入大量的合金元素时，耐热铝合金单线的抗拉强度虽然会有一定提升，但是导电性能又会大幅恶化。比如，耐热铝合金单线中，Fe元素的质量百分比含量超过0.3%，Zr元素的质量百分比含量超过0.3%时，导电性能会大幅恶化。发明内容 [0009] 为了对披露的实施例的一些方面有基本的理解，下面给出了简单的概括。所述概括不是泛泛评述，也不是要确定关键／重要组成元素或描绘这些实施例的保护范围，而是作为后面的详细说明的序言。 [0010] 本公开实施例提供了一种高强度耐热铝合金、单线及其生产方法和导线，提升了抗拉强度、伸长率和导电率。解决了相关技术中通过加入合金元素Fe、Zr的方式使得耐热铝合金单线的强度提升受限，以及加入大量的合金元素导致耐热铝合金单线的导电性能大幅恶化的问题。 [0011] 在一些实施例中，提供了一种高强度耐热铝合金，按质量百分比计，包括以下组分：Fe 0.1%至0.2%，Mg 0.35%至0.7%，Si 0.5%至0.75%，Ta 0.1%至0.25%，Zr 0.1%至0.3%，La 0.01%至0.03%，Ce 0.01%至0.05%，其余为Al和不可避免的杂质元素。 [0012] 在一些实施例中，提供了一种高强度耐热铝合金单线，按质量百分比计，包括以下组分：Fe 0.1至0.2%，Mg 0.35%至0.7%，Si 0.5%至0.75%，Ta 0.1至0.25%，Zr 0.1至0.3%，La 0.01至0.03%，Ce 0.01至0.05%，其余为Al和不可避免的杂质元素。 [0013] 可选地，高强度耐热铝合金单线的抗拉强度≥270MPa，导电率≥56%IACS，伸长率≥5%；230℃加热1h，高强度耐热铝合金单线的强度残存率≥90%。 [0014] 可选地，高强度耐热铝合金单线的抗拉强度≥280MPa，导电率≥56%IACS，伸长率≥5%；230℃加热1h，高强度耐热铝合金单线的强度残存率≥90%。 [0015] 在一些实施例中，提供了一种高强度耐热铝合金单线的生产方法，用于制备如前任一实施例的高强度耐热铝合金单线，包括如下步骤：准备原料；将原料制备成铝合金杆材；对铝合金杆材进行高温热处理；对高温热处理后的铝合金杆材进行拉拔处理，获得铝合金单线；对铝合金单线进行过时效处理。 [0017] 可选地，对高温热处理后的铝合金杆材进行拉拔处理，获得直径为2.5至4.0mm的铝合金单线。 [0018] 可选地，对铝合金单线进行过时效处理：加热温度为180至220℃，保温2至5h。 [0020] 可选地，将原料进行铝液熔炼、炉内精炼、在线精炼和连铸连轧处理，得到铝合金杆材。 [0021] 可选地，铝液熔炼，包括：向熔炼炉中加入铝锭、硅剂、铁剂、铝锆合金和铝钽合金，加热熔化后加入金属镁锭，熔化并充分搅拌均匀。 [0022] 可选地，炉内精炼，包括：将铝液转注至保温炉内进行搅拌，向铝液中加入铝稀土合金进行稀土化处理；将炉内熔体加热到730至740℃进行炉内精炼，精炼结束后对熔体进行扒渣静置，并重新调整温度到710至720℃，静置30至40min。 [0023] 可选地，在线精炼，包括：浇铸开始后，对熔体进行在线除气和在线过滤除杂； [0024] 其中，在线除气采用旋转喷吹除气箱，以高纯氮气为除气介质，喷嘴转速为450至500r/min，经过在线除气处理后熔体中氢含量≤0.12ml/100g；在线过滤除杂采用双级泡沫陶瓷过滤板，双级泡沫陶瓷过滤板的孔隙率为30/50PPI。 [0025] 可选地，连铸连轧，包括：对在线精炼后的熔体进行连续铸造：采用轮式结晶器，铸造温度为700至710℃，铸造速度为8至12m/min，冷却水温度为10至30℃，经连续铸造形成的2 铸坯的截面积为2400mm；对铸坯进行连续轧制：铸坯通过导入装置送入连轧机组，控制入轧温度为500至510℃，得到直径为9至10mm的铝合金杆材，铝合金杆材经在线冷却后成卷。 [0026] 在一些实施例中，提供了一种高强度耐热铝合金导线，包括：钢芯；多根如前任一实施例的高强度耐热铝合金单线，多根高强度耐热铝合金单线与钢芯绞合。 [0027] 本公开实施例提供的高强度耐热铝合金、单线及其生产方法和导线，可以实现以下技术效果： [0028] 本公开实施例提供的高强度耐热铝合金，具有良好的抗拉强度、伸长率和导电率。 [0029] 本公开实施例提供的高强度耐热铝合金单线，通过由按质量百分比计的以下元素组成：Fe 0.1至0.2%，Mg 0.35%至0.7%，Si 0.5%至0.75%，Ta 0.1至0.25%，Zr 0.1至0.3%，La 0.01至0.03%，Ce 0.01至0.05%，其余为Al和不可避免的杂质元素，提升了抗拉强度、伸长率和导电率。 [0030] 本公开实施例提供的高强度耐热铝合金单线，通过加入Mg和Si元素，实现能够进行高温热处理强化，以提高高强度耐热铝合金单线的强度和导电率。通过加入Ta和Zr元素，有助于提高高强度耐热铝合金单线的再结晶温度和抗蠕变性能。 [0031] 本公开实施例提供的高强度耐热铝合金单线的生产方法，通过对铝合金杆材进行高温热处理，使难扩散的Ta和Zr元素协同析出，形成大量亚稳态的Al3Ta、Al3Zr弥散相，可在拉拔后钉扎在位错和晶界，提高高强度耐热铝合金单线的再结晶温度和抗蠕变性能。通过淬火处理可使Mg和Si元素充分固溶至基体中形成过饱和固溶体，为后序的过时效强化提供条件。通过对铝合金单线进行过时效处理，使合金基体中过饱和的Mg和Si元素完全析出，进一步提高了高强度耐热铝合金单线的抗拉强度和导电率，同时，高的过时效温度也显著提高了高强度耐热铝合金单线的伸长率。 [0033] 一个或多个实施例通过与之对应的附图进行示例性说明，这些示例性说明和附图并不构成对实施例的限定，附图中具有相同参考数字标号的元件示为类似的元件，附图不构成比例限制，并且其中： [0034] 图1是本公开实施例提供的高强度耐热铝合金单线的生产方法的流程示意图。 具体实施方式[0035] 为了能够更加详尽地了解本公开实施例的特点与技术内容，下面结合附图对本公开实施例的实现进行详细阐述，所附附图仅供参考说明之用，并非用来限定本公开实施例。在以下的技术描述中，为方便解释起见，通过多个细节以提供对所披露实施例的充分理解。 然而，在没有这些细节的情况下，一个或多个实施例仍然可以实施。在其它情况下，为简化附图，熟知的结构和装置可以简化展示。 [0036] 本公开实施例的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本公开实施例的实施例。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含。 [0037] 本公开实施例中，术语“上”、“下”、“内”、“中”、“外”、“前”、“后”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系。这些术语主要是为了更好地描述本公开实施例及其实施例，并非用于限定所指示的装置、元件或组成部分必须具有特定方位，或以特定方位进行构造和操作。并且，上述部分术语除了可以用于表示方位或位置关系以外，还可能用于表示其他含义，例如术语“上”在某些情况下也可能用于表示某种依附关系或连接关系。对于本领域普通技术人员而言，可以根据具体情况理解这些术语在本公开实施例中的具体含义。 [0038] 另外，术语“设置”、“连接”、“固定”应做广义理解。例如，“连接”可以是固定连接，可拆卸连接，或整体式构造；可以是机械连接，或电连接；可以是直接相连，或者是通过中间媒介间接相连，又或者是两个装置、元件或组成部分之间内部的连通。对于本领域普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本公开实施例中的具体含义。 [0039] 除非另有说明，术语“多个”表示两个或两个以上。 [0040] 本公开实施例中，字符“/”表示前后对象是一种“或”的关系。例如，A/B表示：A或B。 [0041] 术语“和/或”是一种描述对象的关联关系，表示可以存在三种关系。例如，A和/或B，表示：A或B，或，A和B这三种关系。 [0042] 需要说明的是，在不冲突的情况下，本公开实施例中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。 [0043] 本公开实施例提供了一种高强度耐热铝合金，按质量百分比计，包括以下组分： [0044] Fe 0.1%至0.2%，Mg 0.35%至0.7%，Si 0.5%至0.75%，Ta 0.1%至0.25%，Zr 0.1%至0.3%，La 0.01%至0.03%，Ce 0.01%至0.05%，其余为Al和不可避免的杂质元素。 [0045] 本公开实施例提供的高强度耐热铝合金，具有良好的抗拉强度、伸长率和导电率。 [0046] 本公开实施例提供了一种高强度耐热铝合金单线，按质量百分比计，包括以下组分：Fe 0.1%至0.2%，Mg 0.35%至0.7%，Si 0.5%至0.75%，Ta 0.1%至0.25%，Zr 0.1%至0.3%，La 0.01%至0.03%，Ce 0.01%至0.05%，其余为Al和不可避免的杂质元素。 [0047] 本公开实施例提供的高强度耐热铝合金单线，提升了抗拉强度、伸长率和导电率。 [0048] 本公开实施例提供的高强度耐热铝合金单线，通过加入Mg和Si元素，实现能够进行高温热处理强化，以提高高强度耐热铝合金单线的强度和导电率。通过加入Ta和Zr元素，有助于提高高强度耐热铝合金单线的再结晶温度和抗蠕变性能。 [0049] 可选地，高强度耐热铝合金单线通过将铝合金杆材依次经过高温热处理、拉拔处理和过时效处理获得。 [0050] 可选地，按质量百分比计，不可避免的杂质元素中每种元素的含量均≤0.005%，不可避免的杂质元素的总量≤0.02%。 [0051] 可选地，La和Ce以铝稀土合金的形式加入。 [0052] 在一些实施例中，高强度耐热铝合金单线的抗拉强度≥270MPa，导电率≥56%IACS，伸长率≥5%；230℃加热1h，高强度耐热铝合金单线的强度残存率≥90%。 [0053] 本实施例中，高强度耐热铝合金单线的抗拉强度≥270MPa，导电率≥56%IACS，伸长率≥5%；230℃加热1h强度残存率≥90%，实现抗拉强度、伸长率和导电率的提升。 [0054] 在一些实施例中，高强度耐热铝合金单线的抗拉强度≥280MPa，导电率≥56%IACS，伸长率≥5%；230℃加热1h，高强度耐热铝合金单线的强度残存率≥90%。 [0055] 本实施例中，高强度耐热铝合金单线的抗拉强度≥280MPa，导电率≥56%IACS，伸长率≥5%；230℃加热1h强度残存率≥90%，实现抗拉强度、伸长率和导电率的进一步提升。 [0056] 结合图1所示，本公开实施例提供了一种高强度耐热铝合金单线的生产方法，用于制备如前任一实施例的高强度耐热铝合金单线。高强度耐热铝合金单线的生产方法包括如下步骤： [0057] （1）根据前述的高强度耐热铝合金的组分和用量，准备如下原料：铝锭、含硅材料、铁剂、镁锭、铝锆合金、铝钽合金和铝稀土合金。含硅材料包括硅剂和/或铝硅合金。 [0058] （2）铝液熔炼，包括：向熔炼炉中加入铝锭、硅剂、铁剂、铝锆合金和铝钽合金，加热熔化后加入金属镁锭，熔化并将铝液充分搅拌均匀。 [0059] （3）炉内精炼，包括：将铝液转注至保温炉内进行搅拌，向铝液中加入铝稀土合金进行稀土化处理。将炉内熔体加热到730至740℃进行炉内精炼，精炼结束后对熔体进行扒渣静置，并重新调整温度到710至720℃，静置30至40min。 [0060] 可选地，扒渣处理之后，取样进行光谱分析，控制熔体成分在要求的范围内。 [0061] 可选地，保温炉包括倾动式保温炉。将铝液转注至倾动式保温炉后，开启炉底的电磁搅拌装置进行搅拌。 [0062] （4）在线精炼，包括：浇铸开始后，对熔体进行在线除气和在线过滤除杂。其中，在线除气采用旋转喷吹除气箱，以高纯氮气为除气介质，喷嘴转速为450至500r/min，经过在线除气处理后熔体中氢含量≤0.12ml/100g。在线过滤除杂采用双级泡沫陶瓷过滤板。双级泡沫陶瓷过滤板的孔隙率为30/50PPI。 [0063] 本实施例中，浇铸开始后，熔体经过在线精炼以进一步提高纯净度。 [0064] （5）连铸连轧，包括对在线精炼后的熔体进行连续铸造和对铸坯进行连续轧制。连续铸造过程采用轮式结晶器，铸造温度为700至710℃，铸造速度为8至12m/min，冷却水温度2 为10至30℃，经连续铸造形成的铸坯的截面积为2400mm。对铸坯进行连续轧制时，铸坯从结晶轮出来后，通过导入装置送入连轧机组，控制入轧温度为500至510℃，得到直径为9至 10mm的铝合金杆材，铝合金杆材经在线冷却后成卷。 [0065] 可选地，连轧机组包括15机架三辊轧机。轧制过程在15机架三辊轧机中进行，以得到直径为9至10mm的铝合金杆材。 [0066] （6）对铝合金杆材进行高温热处理：加热温度为400至500℃，保温时间为30至80h，保温结束后对铝合金杆材进行淬火处理。 [0067] 本实施例中，通过高温热处理，能够使合金中固溶的Ta和Zr元素以弥散相的形式充分析出，在冷变形后钉扎位错，以提高再结晶温度。还能够使Mg和Si元素充分溶入基体中，经淬火形成过饱和固溶体，为后序过时效强化提供条件。 [0068] （7）对高温热处理后的铝合金杆材进行拉拔处理，获得铝合金单线。 [0069] 在一些实施例中，对高温热处理后的铝合金杆材进行拉拔处理，获得直径为2.5至4.0mm的铝合金单线。 [0070] 可选地，在滑动式拉丝机上对高温热处理后的铝合金杆材进行拉拔。 [0071] （8）对铝合金单线进行过时效处理：加热温度为180至220℃，保温2至5h。 [0072] 本实施例中，通过对铝合金单线进行过时效处理，使Mg和Si元素充分析出，进一步提高高强度耐热铝合金单线的强度和导电率。 [0073] 本公开实施例提供的高强度耐热铝合金单线的生产方法，通过对铝合金杆材进行高温热处理，使难扩散的Ta和Zr元素协同析出效应，形成大量亚稳态的Al3Ta、Al3Zr弥散相，可在拉拔后钉扎在位错和晶界，提高高强度耐热铝合金单线的再结晶温度和抗蠕变性能。随后的淬火处理又可使Mg和Si元素充分固溶至基体中形成过饱和固溶体，为后序的过时效强化提供条件。 [0074] 本公开实施例提供的高强度耐热铝合金单线的生产方法，通过对拉拔后的铝合金单线进行过时效处理，使合金基体中过饱和的Mg和Si元素完全析出，进一步提高了高强度耐热铝合金单线的抗拉强度和导电率，同时，高的过时效温度也显著提高了高强度耐热铝合金单线的伸长率。 [0075] 本公开实施例提供的高强度耐热铝合金单线的生产方法，制备的高强度耐热铝合金单线的抗拉强度≥270MPa，导电率≥56%IACS，伸长率≥5%，230℃加热1h的强度残存率≥90%，满足批量生产的要求。 [0076] 更进一步的，本公开实施例提供的高强度耐热铝合金单线的生产方法，制备的高强度耐热铝合金单线的抗拉强度≥280MPa，导电率≥56%IACS，伸长率≥5%，230℃加热1h的强度残存率≥90%，满足批量生产的要求。 [0077] 本公开实施例提供了一种高强度耐热铝合金导线，包括：钢芯；多根如前任一实施例的高强度耐热铝合金单线，多根高强度耐热铝合金单线与钢芯绞合。 [0078] 本实施例中，通过多根高强度耐热铝合金单线与钢芯绞合形成高强度耐热铝合金导线，提高了高强度耐热铝合金导线的抗拉强度、伸长率和导电率。 [0079] 示例性的，高强度耐热铝合金导线应用于架空输电线路时，能够提高架空输电线路的安全性和输送效率，有助于实现电网的节能减排。 [0080] 可以理解，将高强度耐热铝合金单线制成高强度耐热铝合金导线的方式，可参考现有技术。 [0081] 实施例1 [0082] 结合图1所示，本实施例提供了一种高强度耐热铝合金单线，通过高强度耐热铝合金单线的生产方法制备，生产方法包括如下步骤： [0083] 步骤一、准备原料。根据前述的高强度耐热铝合金的组分和用量，准备如下原料：铝锭、硅剂、铁剂、镁锭、铝锆合金、铝钽合金和铝稀土合金。 [0084] 步骤二、铝液熔炼。向熔炼炉中加入铝锭、硅剂、铁剂、铝锆合金和铝钽合金，加热熔化后加入金属镁锭，熔化并将铝液充分搅拌均匀。 [0085] 步骤三、炉内精炼。将铝液转注至倾动式保温炉内，开启炉底的电磁搅拌装置进行搅拌，向铝液中加入铝稀土合金进行稀土化处理；将炉内熔体加热至740℃进行炉内精炼，精炼结束后对熔体进行扒渣静置，并重新调整温度到720℃，静置35min。 [0086] 步骤四、在线精炼。浇铸开始后，熔体经在线精炼进一步提高纯净度。对熔体进行在线精炼包括在线除气和在线过滤除杂。在线除气采用旋转喷吹除气箱，以高纯氮气为除气介质，喷嘴转速为450r/min，经过在线除气处理后熔体中氢含量≤0.12ml/100g。在线过滤除杂采用双级泡沫陶瓷过滤板。双级泡沫陶瓷过滤板的孔隙率为30/50PPI。 [0087] 步骤五、连铸连轧。连续铸造过程采用轮式结晶器制备铸坯，铸坯的截面积为2 2400mm ，铸造温度为700℃，铸造速度为10m/min，冷却水温度为20℃。铸坯从结晶轮出来后，通过导入装置送入连轧机组，控制入轧温度为500℃，轧制过程在15机架三辊轧机中进行，得到直径为9.5mm的铝合金杆材，铝合金杆材经在线冷却后成卷。 [0088] 步骤六、对铝合金杆材进行高温热处理：加热温度为450℃，保温时间为30h，保温结束后对铝合金杆材进行淬火处理。 [0089] 步骤七、在滑动式拉丝机上对高温热处理后的铝合金杆材进行拉拔，获得直径为3.0mm的铝合金单线。 [0090] 步骤八、对铝合金单线进行过时效处理：加热温度为200℃，保温3h。 [0091] 经检测，本实施例的高强度耐热铝合金单线，按质量百分比计，由以下元素组成：Fe 0.18%，Mg 0.47%，Si 0.52%，Ta 0.22%，Zr 0.15%，La 0.02%，Ce 0.05%，其余为Al和不可避免的杂质元素，不可避免的杂质元素中每种元素的含量均≤0.005%，不可避免的杂质元素的总量≤0.02%。高强度耐热铝合金单线的抗拉强度为298MPa、伸长率为5.6%、导电率为 56.6%IACS，230℃加热1h的强度残存率为93%。 [0092] 实施例2 [0093] 结合图1所示，本实施例提供了一种高强度耐热铝合金单线，通过高强度耐热铝合金单线的生产方法制备，生产方法包括如下步骤： [0094] 步骤一、准备原料。根据前述的高强度耐热铝合金的组分和用量，准备如下原料：铝锭、硅剂、铁剂、镁锭、铝锆合金、铝钽合金和铝稀土合金。 [0095] 步骤二、铝液熔炼。向熔炼炉中加入铝锭、硅剂、铁剂、铝锆合金和铝钽合金，加热熔化后加入金属镁锭，熔化并将铝液充分搅拌均匀。 [0096] 步骤三、炉内精炼。将铝液转注至倾动式保温炉内，开启炉底的电磁搅拌装置进行搅拌，向铝液中加入铝稀土合金进行稀土化处理；将炉内熔体加热至740℃进行炉内精炼，精炼结束后对熔体进行扒渣静置，并重新调整温度到720℃，静置35min。 [0097] 步骤四、在线精炼。浇铸开始后，熔体经在线精炼进一步提高纯净度。对熔体进行在线精炼包括在线除气和在线过滤除杂。在线除气采用旋转喷吹除气箱，以高纯氮气为除气介质，喷嘴转速为450r/min，经过在线除气处理后熔体中氢含量≤0.12ml/100g。在线过滤除杂采用双级泡沫陶瓷过滤板。双级泡沫陶瓷过滤板的孔隙率为30/50PPI。 [0098] 步骤五、连铸连轧。连续铸造过程采用轮式结晶器制备铸坯，铸坯的截面积为2 2400mm ，铸造温度为700℃，铸造速度为10m/min，冷却水温度为20℃。铸坯从结晶轮出来后，通过导入装置送入连轧机组，控制入轧温度为500℃，轧制过程在15机架三辊轧机中进行，得到直径为9.5mm的铝合金杆材，铝合金杆材经在线冷却后成卷。 [0099] 步骤六、对铝合金杆材进行高温热处理：加热温度为450℃，保温时间为30h，保温结束后对铝合金杆材进行淬火处理。 [0100] 步骤七、在滑动式拉丝机上对高温热处理后的铝合金杆材进行拉拔，获得直径为3.0mm的铝合金单线。 [0101] 步骤八、对铝合金单线进行过时效处理：加热温度为180℃，保温3h。 [0102] 经检测，本实施例提供的高强度耐热铝合金单线，按质量百分比计，由以下元素组成：Fe 0.17%，Mg 0.49%，Si 0.5%，Ta 0.22%，Zr 0.18%，La 0.03%，Ce 0.04%，其余为Al和不可避免的杂质元素，其中，不可避免的杂质元素中每种元素的含量均≤0.005%，不可避免的杂质元素的总量≤0.02%。高强度耐热铝合金单线的抗拉强度为311MPa、伸长率为5.3%、导电率为56.2%IACS，230℃加热1h的强度残存率为91%。 [0103] 实施例3 [0104] 结合图1所示，本实施例提供了一种高强度耐热铝合金单线，通过高强度耐热铝合金单线的生产方法制备，生产方法包括如下步骤： [0105] 步骤一、准备原料。根据前述的高强度耐热铝合金的组分和用量，准备如下原料：铝锭、硅剂、铁剂、镁锭、铝锆合金、铝钽合金和铝稀土合金。 [0106] 步骤二、铝液熔炼。向熔炼炉中加入铝锭、硅剂、铁剂、铝锆合金和铝钽合金，加热熔化后加入金属镁锭，熔化并将铝液充分搅拌均匀。 [0107] 步骤三、炉内精炼。将铝液转注至倾动式保温炉内，开启炉底的电磁搅拌装置进行搅拌，向铝液中加入铝稀土合金进行稀土化处理。将炉内熔体加热至740℃进行炉内精炼，精炼结束后对熔体进行扒渣静置，并重新调整温度到720℃，静置35min。 [0108] 步骤四、在线精炼。浇铸开始后，熔体经在线精炼进一步提高纯净度。对熔体进行在线精炼包括在线除气和在线过滤除杂。在线除气采用旋转喷吹除气箱，以高纯氮气为除气介质，喷嘴转速为450r/min，经过在线除气处理后熔体中氢含量≤0.12ml/100g。在线过滤除杂采用双级泡沫陶瓷过滤板。双级泡沫陶瓷过滤板的孔隙率为30/50PPI。 [0109] 步骤五、连铸连轧。连续铸造过程采用轮式结晶器制备铸坯，铸坯的截面积为2 2400mm ，铸造温度为700℃，铸造速度为10m/min，冷却水温度为20℃。铸坯从结晶轮出来后，通过导入装置送入连轧机组，控制入轧温度为500℃，轧制过程在15机架三辊轧机中进行，得到直径为9.5mm的铝合金杆材，铝合金杆材经在线冷却后成卷。 [0110] 步骤六、对铝合金杆材进行高温热处理：加热温度为450℃，保温时间为30h，保温结束后对铝合金杆材进行淬火处理。 [0111] 步骤七、在滑动式拉丝机上对高温热处理后的铝合金杆材进行拉拔，获得直径为3.0mm的铝合金单线。 [0112] 步骤八、对铝合金单线进行过时效处理：加热温度为210℃，保温2h。 [0113] 经检测，本实施例提供的高强度耐热铝合金单线，按质量百分比计，由以下元素组成：Fe 0.16%，Mg 0.54%，Si 0.55%，Ta 0.18%，Zr 0.16%，La 0.02%，Ce 0.03%，其余为Al和不可避免的杂质元素，其中，不可避免的杂质元素中每种元素的含量均≤0.005%，不可避免的杂质元素的总量≤0.02%。高强度耐热铝合金单线的抗拉强度为286MPa、伸长率为5.7%、导电率为56.5%IACS，230℃加热1h的强度残存率为96%。 [0114] 实施例4 [0115] 结合图1所示，本实施例提供了一种高强度耐热铝合金单线，通过高强度耐热铝合金单线的生产方法制备，生产方法包括如下步骤： [0116] 步骤一、准备原料。根据前述的高强度耐热铝合金的组分和用量，准备如下原料：铝锭、铝硅合金、铁剂、镁锭、铝锆合金、铝钽合金和铝稀土合金。 [0117] 步骤二、铝液熔炼。向熔炼炉中加入铝锭、铝硅合金、铁剂、铝锆合金和铝钽合金，加热熔化后加入金属镁锭，熔化并将铝液充分搅拌均匀。 [0118] 步骤三、炉内精炼。将铝液转注至倾动式保温炉内，开启炉底的电磁搅拌装置进行搅拌，向铝液中加入铝稀土合金进行稀土化处理；将炉内熔体加热至740℃进行炉内精炼，精炼结束后对熔体进行扒渣静置，并重新调整温度到720℃，静置35min。 [0119] 步骤四、在线精炼。浇铸开始后，熔体经在线精炼进一步提高纯净度。对熔体进行在线精炼包括在线除气和在线过滤除杂。在线除气采用旋转喷吹除气箱，以高纯氮气为除气介质，喷嘴转速为450r/min，经过在线除气处理后熔体中氢含量≤0.12ml/100g。在线过滤除杂采用双级泡沫陶瓷过滤板。双级泡沫陶瓷过滤板的孔隙率为30/50PPI。 [0120] 步骤五、连铸连轧。连续铸造过程采用轮式结晶器制备铸坯，铸坯的截面积为2 2400mm ，铸造温度为700℃，铸造速度为10m/min，冷却水温度为20℃。铸坯从结晶轮出来后，通过导入装置送入连轧机组，控制入轧温度为500℃，轧制过程在15机架三辊轧机中进行，得到直径为9.5mm的铝合金杆材，铝合金杆材经在线冷却后成卷。 [0121] 步骤六、对铝合金杆材进行高温热处理：加热温度为430℃，保温时间为50h，保温结束后对铝合金杆材进行淬火处理。 [0122] 步骤七、在滑动式拉丝机上对高温热处理后的铝合金杆材进行拉拔，获得直径为3.0mm的铝合金单线。 [0123] 步骤八、对铝合金单线进行过时效处理：加热温度为200℃，保温4h。 [0124] 经检测，本实施例的高强度耐热铝合金单线，按质量百分比计，由以下元素组成：Fe 0.14%，Mg 0.41%，Si 0.53%，Ta 0.2%，Zr 0.15%，La 0.02%，Ce 0.01%，其余为Al和不可避免的杂质元素，不可避免的杂质元素中每种元素的含量均≤0.005%，不可避免的杂质元素的总量≤0.02%。高强度耐热铝合金单线的抗拉强度为272MPa、伸长率为6.5%、导电率为 56.8%IACS，230℃加热1h的强度残存率为94%。 [0125] 以上实施例1至实施例4中，在高温热处理的加热温度和保温时间不同的情况下，或者过时效处理的加热温度和保温时长不同的情况下，均能够实现高强度耐热铝合金单线的抗拉强度≥270MPa，导电率≥56%IACS，伸长率≥5%；230℃加热1h的强度残存率≥90%。 [0126] 对比例1 [0127] 本对比例与实施例1相比，原料中不加入铝钽合金。 [0128] 本对比例提供一种耐热铝合金单线，通过以下步骤制备： [0129] 步骤1、准备原料。准备如下原料：铝锭、硅剂、铁剂、镁锭、铝锆合金和铝稀土合金。 [0130] 步骤2、向熔炼炉中加入铝锭、硅剂、铁剂、铝锆合金，加热熔化后加入金属镁锭，熔化并充分搅拌均匀。 [0131] 步骤3、将铝液转注至倾动式保温炉，开启炉底电磁搅拌装置，进行搅拌，向铝液中加入铝稀土合金进行稀土化处理。将熔体加热至740℃进行炉内精炼，精炼结束后对熔体进行扒渣静置，并重新调整温度至720℃，静置35min。 [0132] 步骤4、浇铸开始后熔体经在线精炼进一步提高纯净度。在线精炼包括在线除气和在线过滤除杂。在线除气采用旋转喷吹除气箱，以高纯氮气为除气介质，喷嘴转速为450r/min，经过在线除气处理后熔体中氢含量≤0.12ml/100g。在线过滤除杂采用双级泡沫陶瓷过滤板。双级泡沫陶瓷过滤板的孔隙率为30/50PPI。 [0133] 步骤5、采用轮式结晶器制备铸坯，铸坯截面积为2400mm2，铸造温度为700℃、铸造速度为10m/min、冷却水温度为20℃。铸坯从结晶轮出来后，通过导入装置送入连轧机组，入轧温度为500℃。轧制过程在15机架三辊轧机中进行，得到直径为9.5mm的铝合金杆材，铝合金杆材经在线冷却后成卷。 [0134] 步骤6、对铝合金杆材进行高温热处理，加热温度为450℃，保温时间为30h，保温结束后对铝合金杆材进行淬火处理。 [0135] 步骤7、在滑动式拉丝机上对高温热处理后的铝合金杆材进行拉拔，获得直径为3.0mm的单线。 [0136] 步骤8、对单线进行过时效处理，时效工艺为加热至200℃，保温3h。 [0137] 经检测，本对比例提供的耐热铝合金单线，按质量百分比计，由以下元素组成：Fe 0.15%，Mg 0.53%，Si 0.55%，Zr 0.14%，La 0.02%，Ce 0.05%，其余为Al和不可避免的杂质元素。耐热铝合金单线的抗拉强度为294MPa、伸长率为5.8%、导电率为56.4%IACS，230℃加热 1h的强度残存率为88%。 [0138] 本对比例与实施例1相比，实施例1的高强度耐热铝合金单线，230℃加热1h的强度残存率≥90%。 [0139] 对比例2 [0140] 本对比例与实施例2相比，原料中不加入铝锆合金和铝钽合金，且不对铝合金杆材进行高温热处理。 [0141] 本对比例提供一种耐热铝合金单线，通过以下步骤制备： [0142] 步骤1、准备原料。准备如下原料：铝锭、硅剂、铁剂、镁锭和铝稀土合金。 [0143] 步骤2、向熔炼炉中加入铝锭、硅剂、铁剂，加热熔化后加入金属镁锭，熔化并充分搅拌均匀。 [0144] 步骤3、将铝液转注至倾动式保温炉，开启炉底电磁搅拌装置，进行搅拌，向铝液中加入铝稀土合金进行稀土化处理。将熔体加热至740℃进行炉内精炼，精炼结束后对熔体进行扒渣静置，并重新调整温度至720℃，静置35min。 [0145] 步骤4、浇铸开始后熔体经在线精炼进一步提高纯净度。在线精炼包括在线除气和在线过滤除杂。在线除气采用旋转喷吹除气箱，以高纯氮气为除气介质，喷嘴转速为450r/min，经过在线除气处理后熔体中氢含量≤0.12ml/100g。在线过滤除杂采用双级泡沫陶瓷过滤板。双级泡沫陶瓷过滤板的孔隙率为30/50PPI。 [0146] 步骤5、采用轮式结晶器制备连铸坯，铸坯截面积为2400mm2，铸造温度为700℃、铸造速度为10m/min、冷却水温度为20℃。铸坯从结晶轮出来后，通过导入装置送入连轧机组，入轧温度为500℃。轧制过程在15机架三辊轧机中进行，得到直径为9.5mm的铝合金杆材，铝合金杆材经在线冷却后成卷。 [0147] 步骤6、在滑动式拉丝机上对铝合金杆材进行拉拔，获得直径为3.0mm的单线。 [0148] 步骤7、对单线进行时效处理，时效工艺为加热至180℃，保温3h。 [0149] 经检测，本对比例提供的耐热铝合金单线，按质量百分比计，由以下元素组成：Fe 0.15%，Mg 0.56%，Si 0.52%，La 0.03%，Ce 0.03%，其余为Al和不可避免的杂质元素。耐热铝合金单线的抗拉强度为303MPa、伸长率为6.2%、导电率为56.2%IACS、230℃加热1h的强度残存率为74%。 [0150] 本对比例与实施例2相比，实施例2的高强度耐热铝合金单线，230℃加热1h的强度残存率≥90%。 [0151] 对比例3 [0152] 本对比例与实施例1至实施例3相比，原料不加入硅剂和金属镁锭，不对铝合金单线进行过时效处理。 [0153] 本对比例提供一种耐热铝合金单线，通过以下步骤制备： [0154] 步骤1、准备原料。准备如下原料：铝锭、铁剂、铝锆合金、铝钽合金和铝稀土合金。 [0155] 步骤2、向熔炼炉中加入铝锭、铁剂、铝锆合金、铝钽合金，加热熔化充分搅拌均匀。 [0156] 步骤3、将铝液转注至倾动式保温炉，开启炉底电磁搅拌装置，进行搅拌，向铝液中加入铝稀土合金进行稀土化处理。将熔体加热至740℃进行炉内精炼，精炼结束后对熔体进行扒渣静置，并重新调整温度至720℃，静置35min。 [0157] 步骤4、浇铸开始后熔体经在线精炼进一步提高纯净度。在线精炼包括在线除气和在线过滤除杂。在线除气采用旋转喷吹除气箱，以高纯氮气为除气介质，喷嘴转速为450r/min，经过在线除气处理后熔体中氢含量≤0.12ml/100g。在线过滤除杂采用双级泡沫陶瓷过滤板，双级泡沫陶瓷过滤板的孔隙率为30/50PPI。 [0158] 步骤5、采用轮式结晶器制备连铸坯，铸坯截面积为2400mm2，铸造温度为700℃、铸造速度为10m/min、冷却水温度为20℃。铸坯从结晶轮出来后，通过导入装置送入连轧机组，入轧温度为500℃。轧制过程在15机架三辊轧机中进行，得到直径为9.5mm的铝合金杆材，铝合金杆材经在线冷却后成卷。 [0159] 步骤6、对铝合金杆材进行高温热处理，加热温度为450℃，保温时间为30h，保温结束后对铝合金杆材进行淬火处理。 [0160] 步骤7、在滑动式拉丝机上对高温热处理后的铝合金杆材进行拉拔，获得直径为3.0mm的单线。 [0161] 经检测，本对比例提供的耐热铝合金单线，按质量百分比计，由以下元素组成：Fe 0.16%，Ta 0.22%，Zr 0.25%，La 0.03%，Ce 0.03%，其余为Al和不可避免的杂质元素。耐热铝合金单线的抗拉强度为176MPa、伸长率为4.8%、导电率为59.5%IACS，230℃加热1h的强度残存率为98%。 [0162] 本对比例与实施例1至实施例3相比，实施例1至实施例3的高强度耐热铝合金单线抗拉强度均≥280MPa，伸长率均≥5%。 [0163] 以上描述和附图充分地示出了本公开的实施例，以使本领域的技术人员能够实践它们。其他实施例可以包括结构的以及其他的改变。实施例仅代表可能的变化。除非明确要求，否则单独的部件和功能是可选的，并且操作的顺序可以变化。一些实施例的部分和特征可以被包括在或替换其他实施例的部分和特征。本公开的实施例并不局限于上面已经描述并在附图中示出的结构，并且可以在不脱离其范围进行各种修改和改变。本公开的范围仅由所附的权利要求来限制。 |
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