一种添加b和re元素提高圆铝杆的性能的工艺方法
【技术领域】
[0001] 本发明属于材料技术领域，特别是涉及一种添加B和RE元素提高圆铝杆的性能的 工艺方法。
【背景技术】
[0002] 圆铝杆是生产电力和通讯铝电缆的主要原材料，为了适应电力和电器工业的发 展，近年来国家对铝导体（铝母线、圆铝杆、电线电缆等）性能提出了较高的要求。目前我 国国家标准中规定圆铝杆的电阻率为2. 801x10 8Ω.Π1，国际IEC标准规定该指标为2. 785 xlO8Ω.πι。目前我国相当数量厂家生产的产品达不到这两个标准。我国每年用作电导体的 铝材约40万顿，长期以来，由于铝导体质量不高，在输电过程中造成电能巨大损耗。铝导体 的电导率每提高一个百分点，全国每年少损耗数亿度电，效益相当可观。影响铝导电性的因 素很多，其中化学成分是影响铝导体导电性的最基本的因素。金属材料学理论指出，铝的电 阻是由于杂质元素破坏了铝晶格的正常结构，使晶格产生畸变，增加了电子流动与畸变晶 格原子间的相互作用（碰撞），造成电子衍射所致。铝导体中，通常含有少量的Fe、Si和 微量的6&、11、￥、0、(：11等元素。这些元素（或固溶在晶内、或富集于晶界）都会或多或 少地增大铝导体的电阻率。通过成分优化，从众多的元素中筛选出对电导率有益的元素作 为添加元素，尽可能除掉有害元素或抑制有害元素的不利影响，达到改善铝导体导电性的 目的。
【发明内容】
[0003] 本发明要解决的技术问题是：提供一种添加B和RE元素提高圆铝杆的性能的工艺 方法，力学性能和导电性能更好，以克服现有技术问题的不足。
[0004] 本发明采用的技术方案是：一种添加B和RE元素提高圆铝杆的性能的工艺方法， 包括以下步骤： (1) 配料：A1 99. 80 %电解铝液、A1-RE中间合金和A1-B中间合金，中间合金化学成 分如下：Al-RE-w(RE)为 10% ~ 12%(La占 3/ 5,Ce占 2/ 5)，w(Si)〈0· 25%,w(Fe) 〈0· 25%，余量为A1 ;A1-B中w(B)为 3% ~ 3· 35%，余量为A1; (2) 熔炼铸造：在780度~ 800度铝液中加入Al-RE和Al-B中间合金，进行精炼、静 置、除气、过滤，铸造成圆铝杆。
[0005] 所述步骤（2)中所采用用连铸连轧法。
[0006] 所述步骤（2)中采用氩气精炼。
[0007] 本发明有益效果：与现有技术相比，效果如下： (1)RE加入到工业纯铝中可以提高电工圆铝杆的力学性能，B加入到工业纯铝中可明 显改善电工圆铝杆的导电性能。
[0008]( 2)同时添加混合稀土w(RE) 0· 05% ~ 0· 2%和w(B) 0· 01% ~ 0· 045%， 圆铝杆的电阻率可降至（2. 72~2. 76)χ108Ω.πι，圆铝杆的电阻率、强度和塑性等综合技 术指标优于国际、国内标准的规定值，产品内部质量优于国际同类产品。
【具体实施方式】
[0009] 一种添加B和RE元素提高圆铝杆的性能的工艺方法，包括以下步骤： (1) 配料：A1 99. 80 %电解铝液、A1-RE中间合金和A1-B中间合金，中间合金化学成 分如下：Al-RE-w(RE)为 10% ~ 12%(La占 3/ 5，Ce占 2/ 5)，w(Si)〈0· 25%，w(Fe) 〈0· 25%，余量为A1 ;A1-B中w(B)为 3% ~ 3· 35%，余量为A1 ; (2) 熔炼铸造：在780度~ 800度铝液中加入Al-RE和Al-B中间合金，进行精炼、静 置、除气、过滤，铸造成圆铝杆。
[0010] 所述步骤（2)中所采用用连铸连轧法。
[0011] 所述步骤（2)中采用氩气精炼。
[0012] 采用上述一种添加B和RE元素提高圆铝杆的性能的工艺方法，可以得出RE对圆 铝杆抗拉强度的影响，如表1所示，在99. 8%A1中分别加入不同量的A1-RE中间合金，在 相同的生产工艺条件下，得到其平均抗拉强度，由表可知，稀土元素提高了圆铝杆的抗拉强 度。
[0013] 表1RE对圆铝杆抗拉强度的影响
采用上述一种添加B和RE元素提高圆铝杆的性能的工艺方法，可以得出B元素对圆铝 杆电阻率的影响，如表2所示，B改善铝导电性的作用是由于B可以与铝中的有害杂质元素 Ti、V、Cr、Mn等反应，使它们由固溶态转变为析出态并沉积于熔体底部，减少铝导体内部晶 格的畸变。此外，加入B还能增加铝液中的结晶核心数量，细化晶粒。因此，B的加入对圆 铝杆的强度与电导率都有益处，在99. 8%A1中分别加入不同量的A1-B中间合金，在相同工 艺条件下，由表可看出B能明显地降低圆铝杆的电阻率。
[0014] 表2B元素对圆铝杆电阻率的影响
采用上述一种添加B和RE元素提高圆铝杆的性能的工艺方法，可以得出RE、B综合作 用对圆铝杆电阻率的影响，采用正交试验方案进行A1-混合RE-B、A1-La-B合金的熔炼及电 阻率、硬度分析的小型实验，初步筛选出成分范围，可以得出表3所示的综合作用，由表可 知，随着RE含量增加，圆铝杆的抗拉强度明显提高，塑性也有所改善，这是由于RE与铝液 中的氢等气体及一些非金属杂质有较强的亲和力，能生成熔点高的化合物，故它有一定除 氢、精炼、净化和变质的作用，添加一定量的RE使其与固溶于铝基体中的Fe、Si杂质等结 合，生成稳定的金属间化合物，降低基体中杂质元素的固溶量，RE还能够起到脱S、脱0,细 化晶粒、强化基体，显著改善铝合金的金相组织，减少铝合金的裂纹源，并使合金断裂过程 中裂纹萌生位置与扩展途径发生改变，有利于合金的韧化，从而提高其强度、断裂韧性和塑 性等作用。
【主权项】
1. 一种添加B和RE元素提高圆铝杆的性能的工艺方法，其特征在于：包括以下步骤： (1) 配料：A1 99. 80 %电解铝液、A1-RE中间合金和A1-B中间合金，中间合金化学成分 如下：Al-RE-w(RE)为 10% ~ 12%(La占 3/ 5，Ce占 2/ 5)，w(Si)〈0· 25%，w(Fe)〈 0· 25%，余量为A1 ;A1-B中w(B)为 3% ~ 3· 35%，余量为A1 ; (2) 熔炼铸造：在780度~ 800度铝液中加入Al-RE和Al-B中间合金，进行精炼、静置、 除气、过滤，铸造成圆铝杆。2. 根据权利要求1所述的一种添加B和RE元素提高圆铝杆的性能的工艺方法，其特征 在于：所述步骤（2)中所采用用连铸连轧法。3. 根据权利要求1所述的一种添加B和RE元素提高圆铝杆的性能的工艺方法，其特征 在于：所述步骤（2)中采用氩气精炼。
【专利摘要】本发明提供一种添加B和RE元素提高圆铝杆的性能的工艺方法，采用在780度~800度铝液中加入Al-RE和Al-B中间合金，进行精炼、静置、除气、过滤，铸造成圆圆铝杆，所添加混合稀土w(RE)0.05%~0.2%和w(B)0.01%~0.045%，可以明显改善圆铝杆的力学性能和电学性能，圆铝杆的电阻率可降至(2.72~2.76)x10-8Ω.m，圆铝杆的电阻率、强度和塑性等综合技术指标都获得明显改善。
【IPC分类】C22C1/03, C22C21/00
【公开号】CN105463221
【申请号】CN201410511606
【发明人】刘小会
【申请人】刘小会
【公开日】2016年4月6日
【申请日】2014年9月29日