一種添加b和re元素提高圓鋁桿的性能的工藝方法
【技術領域】
[0001] 本發明屬于材料技術領域，特別是涉及一種添加B和RE元素提高圓鋁桿的性能的 工藝方法。
【背景技術】
[0002] 圓鋁桿是生產電力和通訊鋁電纜的主要原材料，為了適應電力和電器工業的發 展，近年來國家對鋁導體（鋁母線、圓鋁桿、電線電纜等）性能提出了較高的要求。目前我 國國家標準中規定圓鋁桿的電阻率為2. 801x10 8Ω.Π1，國際IEC標準規定該指標為2. 785 xlO8Ω.πι。目前我國相當數量廠家生產的產品達不到這兩個標準。我國每年用作電導體的 鋁材約40萬頓，長期以來，由于鋁導體質量不高，在輸電過程中造成電能巨大損耗。鋁導體 的電導率每提高一個百分點，全國每年少損耗數億度電，效益相當可觀。影響鋁導電性的因 素很多，其中化學成分是影響鋁導體導電性的最基本的因素。金屬材料學理論指出，鋁的電 阻是由于雜質元素破壞了鋁晶格的正常結構，使晶格產生畸變，增加了電子流動與畸變晶 格原子間的相互作用（碰撞），造成電子衍射所致。鋁導體中，通常含有少量的Fe、Si和 微量的6&、11、￥、0、(：11等元素。這些元素（或固溶在晶內、或富集于晶界）都會或多或 少地增大鋁導體的電阻率。通過成分優化，從眾多的元素中篩選出對電導率有益的元素作 為添加元素，盡可能除掉有害元素或抑制有害元素的不利影響，達到改善鋁導體導電性的 目的。
【發明內容】
[0003] 本發明要解決的技術問題是：提供一種添加B和RE元素提高圓鋁桿的性能的工藝 方法，力學性能和導電性能更好，以克服現有技術問題的不足。
[0004] 本發明采用的技術方案是：一種添加B和RE元素提高圓鋁桿的性能的工藝方法， 包括以下步驟： (1) 配料：A1 99. 80 %電解鋁液、A1-RE中間合金和A1-B中間合金，中間合金化學成 分如下：Al-RE-w(RE)為 10% ~ 12%(La占 3/ 5,Ce占 2/ 5)，w(Si)〈0· 25%,w(Fe) 〈0· 25%，余量為A1 ;A1-B中w(B)為 3% ~ 3· 35%，余量為A1; (2) 熔煉鑄造：在780度~ 800度鋁液中加入Al-RE和Al-B中間合金，進行精煉、靜 置、除氣、過濾，鑄造成圓鋁桿。
[0005] 所述步驟（2)中所采用用連鑄連軋法。
[0006] 所述步驟（2)中采用氬氣精煉。
[0007] 本發明有益效果：與現有技術相比，效果如下： (1)RE加入到工業純鋁中可以提高電工圓鋁桿的力學性能，B加入到工業純鋁中可明 顯改善電工圓鋁桿的導電性能。
[0008]( 2)同時添加混合稀土w(RE) 0· 05% ~ 0· 2%和w(B) 0· 01% ~ 0· 045%， 圓鋁桿的電阻率可降至（2. 72~2. 76)χ108Ω.πι，圓鋁桿的電阻率、強度和塑性等綜合技 術指標優于國際、國內標準的規定值，產品內部質量優于國際同類產品。
【具體實施方式】
[0009] 一種添加B和RE元素提高圓鋁桿的性能的工藝方法，包括以下步驟： (1) 配料：A1 99. 80 %電解鋁液、A1-RE中間合金和A1-B中間合金，中間合金化學成 分如下：Al-RE-w(RE)為 10% ~ 12%(La占 3/ 5，Ce占 2/ 5)，w(Si)〈0· 25%，w(Fe) 〈0· 25%，余量為A1 ;A1-B中w(B)為 3% ~ 3· 35%，余量為A1 ; (2) 熔煉鑄造：在780度~ 800度鋁液中加入Al-RE和Al-B中間合金，進行精煉、靜 置、除氣、過濾，鑄造成圓鋁桿。
[0010] 所述步驟（2)中所采用用連鑄連軋法。
[0011] 所述步驟（2)中采用氬氣精煉。
[0012] 采用上述一種添加B和RE元素提高圓鋁桿的性能的工藝方法，可以得出RE對圓 鋁桿抗拉強度的影響，如表1所示，在99. 8%A1中分別加入不同量的A1-RE中間合金，在 相同的生產工藝條件下，得到其平均抗拉強度，由表可知，稀土元素提高了圓鋁桿的抗拉強 度。
[0013] 表1RE對圓鋁桿抗拉強度的影響
采用上述一種添加B和RE元素提高圓鋁桿的性能的工藝方法，可以得出B元素對圓鋁 桿電阻率的影響，如表2所示，B改善鋁導電性的作用是由于B可以與鋁中的有害雜質元素 Ti、V、Cr、Mn等反應，使它們由固溶態轉變為析出態并沉積于熔體底部，減少鋁導體內部晶 格的畸變。此外，加入B還能增加鋁液中的結晶核心數量，細化晶粒。因此，B的加入對圓 鋁桿的強度與電導率都有益處，在99. 8%A1中分別加入不同量的A1-B中間合金，在相同工 藝條件下，由表可看出B能明顯地降低圓鋁桿的電阻率。
[0014] 表2B元素對圓鋁桿電阻率的影響
采用上述一種添加B和RE元素提高圓鋁桿的性能的工藝方法，可以得出RE、B綜合作 用對圓鋁桿電阻率的影響，采用正交試驗方案進行A1-混合RE-B、A1-La-B合金的熔煉及電 阻率、硬度分析的小型實驗，初步篩選出成分范圍，可以得出表3所示的綜合作用，由表可 知，隨著RE含量增加，圓鋁桿的抗拉強度明顯提高，塑性也有所改善，這是由于RE與鋁液 中的氫等氣體及一些非金屬雜質有較強的親和力，能生成熔點高的化合物，故它有一定除 氫、精煉、凈化和變質的作用，添加一定量的RE使其與固溶于鋁基體中的Fe、Si雜質等結 合，生成穩定的金屬間化合物，降低基體中雜質元素的固溶量，RE還能夠起到脫S、脫0,細 化晶粒、強化基體，顯著改善鋁合金的金相組織，減少鋁合金的裂紋源，并使合金斷裂過程 中裂紋萌生位置與擴展途徑發生改變，有利于合金的韌化，從而提高其強度、斷裂韌性和塑 性等作用。
【主權項】
1. 一種添加B和RE元素提高圓鋁桿的性能的工藝方法，其特征在于：包括以下步驟： (1) 配料：A1 99. 80 %電解鋁液、A1-RE中間合金和A1-B中間合金，中間合金化學成分 如下：Al-RE-w(RE)為 10% ~ 12%(La占 3/ 5，Ce占 2/ 5)，w(Si)〈0· 25%，w(Fe)〈 0· 25%，余量為A1 ;A1-B中w(B)為 3% ~ 3· 35%，余量為A1 ; (2) 熔煉鑄造：在780度~ 800度鋁液中加入Al-RE和Al-B中間合金，進行精煉、靜置、 除氣、過濾，鑄造成圓鋁桿。2. 根據權利要求1所述的一種添加B和RE元素提高圓鋁桿的性能的工藝方法，其特征 在于：所述步驟（2)中所采用用連鑄連軋法。3. 根據權利要求1所述的一種添加B和RE元素提高圓鋁桿的性能的工藝方法，其特征 在于：所述步驟（2)中采用氬氣精煉。
【專利摘要】本發明提供一種添加B和RE元素提高圓鋁桿的性能的工藝方法，采用在780度~800度鋁液中加入Al-RE和Al-B中間合金，進行精煉、靜置、除氣、過濾，鑄造成圓圓鋁桿，所添加混合稀土w(RE)0.05%~0.2%和w(B)0.01%~0.045%，可以明顯改善圓鋁桿的力學性能和電學性能，圓鋁桿的電阻率可降至(2.72~2.76)x10-8Ω.m，圓鋁桿的電阻率、強度和塑性等綜合技術指標都獲得明顯改善。
【IPC分類】C22C1/03, C22C21/00
【公開號】CN105463221
【申請號】CN201410511606
【發明人】劉小會
【申請人】劉小會
【公開日】2016年4月6日
【申請日】2014年9月29日