本发明涉及电缆技术领域，尤其涉及一种石墨烯稀土铝合金高导材料电缆的制备方法。
背景技术：
随着我国国民经济的快速发展和人民生活水平的不断提高，电力工业成为支撑国民经济和社会发展的基础性产业和公用事业，人们对电力的依赖程度也越来越高。随着我国电力覆盖范围的不断增加，电线电缆作为电力传输的载体，其需求量也在不断增长，采用铜作为线芯，由于铜的价格昂贵，密度大，所以电线电缆所用线芯可用铝来代替铜，目前，用普通铝制造的线芯，其导电性能和耐热性能表现不佳，并且生产过程中常出现断线现象，进而增加了其生产成本和使用成本；采用铝合金作为线芯，其铝合金中的组织结构还有待改善，铝合金的强度与导电性、塑性不能同时优化，同时铝合金的耐挠曲疲劳性不佳，这些都限制了铝合金线芯的使用。
技术实现要素：
基于背景技术存在的技术问题，本发明提出了一种石墨烯稀土铝合金高导材料电缆的制备方法，通过合理设置工艺参数，优化石墨烯的结构，有效改善铝合金的整体性能，使得到的石墨烯稀土铝合金高导材料电缆具有良好的强度、塑性、导电性、耐热性、耐挠曲疲劳性和加工性能等优点。
本发明提出的一种石墨烯稀土铝合金高导材料电缆的制备方法，具体步骤如下：
s1、将熔化炉升温至750-770℃，加入废铝，待其融化后再升温至860-900℃，加入硅钙合金、铜铝合金、锌铝合金、镁锭，待全部融化后，加入稀土铝合金，充分搅拌，静置，取样进行迅速炉前分析，得到铝合金液；
s2、在铝合金液中加入石墨烯，搅拌均匀，然后进行浇铸轧制，空冷至室温得到铝合金；
s3、对铝合金进行热处理，再将铝合金加工成铝合金线，然后将铝合金线进行多股绞合，制成线芯束，再在线芯束外从内到外依次包裹一层橡胶绝缘保护层，得到石墨烯稀土铝合金高导材料电缆。
优选地，铝合金液的组分按质量百分数包括：cu：3.5-4.5％、si：0.5-0.8％、be：0.2-0.3％、mg：0.6-0.8％、mo：0.1-0.2％、fe：0.2-0.3％、zn：0.3-0.6％、zr：0.15-0.25％、sr：0.05-0.1％、ca：0.5-0.8％、co：0.04-0.12％、eu：0.1-0.2％、gd：0.1-0.15％、nd：0.15-0.25％，其余为al及不可避免的杂质。
具体实施例中，cu的质量百分数为3.6％、3.8％、4％、4.1％、4.3％、4.4％，si的质量百分数为0.55％、0.6％、0.65％、0.7％、0.75％，be的质量百分数为0.22％、0.24％、0.25％、0.27％、0.29％，mg的质量百分数为0.62％、0.65％、0.68％、0.7％、0.74％、0.78％，mo的质量百分数为0.12％、0.14％、0.15％、0.17％、0.19％，fe的质量百分数为0.22％、0.24％、0.25％、0.27％、0.29％，zn的质量百分数为0.35％、0.4％、0.45％、0.5％、0.55％，zr的质量百分数为0.17％、0.19％、0.2％、0.22％、0.24％，sr的质量百分数为0.06％、0.07％、0.08％、0.09％，ca的质量百分数为0.55％、0.6％、0.65％、0.7％、0.75％，co的质量百分数为0.05％、0.06％、0.08％、0.1％，eu的质量百分数为0.12％、0.14％、0.15％、0.17％、0.19％，gd的质量百分数为0.11％、0.12％、0.13％、0.14％，nd的质量百分数为0.17％、0.19％、0.2％、0.22％、0.24％，其余为al及不可避免的杂质。
优选地，在铝合金液的组分中，cu、si、mg、mo的质量百分数满足如下关系式：2.1％≤0.2×cu+si+mg+mo≤2.5％。
优选地，在铝合金液的组分中，eu、gd、nd的质量百分数满足如下关系式：0.45％≤eu+gd+nd≤0.5％。
优选地，在铝合金液的组分中，be、zn、ca的质量百分数满足如下关系式：1.2％≤be+zn+ca≤1.45％。
优选地，s1中，静置时间为15-20min。
优选地，s2中，石墨烯的比表面积为2650-2700m2/g，且与铝合金液的重量比为0.45-0.6:100。
优选地，s2中，浇包温度为700-730℃，铸机冷却水的压力为4-6公斤，浇铸后铝合金铸条在入轧机前的温度为460-480℃，乳化液温度为35-45℃。
优选地，s3中，热处理过程的具体步骤如下：将铝合金在15-20min升温至210-240℃，再以5-8min升温至300-350℃，保温2-3h，再空冷至室温。
本发明将废铝、硅钙合金、铜铝合金、锌铝合金、镁锭和稀土铝合金熔炼得到铝合金液，调节铝合金液各组分的质量百分数，其中，控制cu、si、mg、mo的含量，使其满足2.1％≤0.2×cu+si+mg+mo≤2.5％，合理设置工艺参数，能有效减小铝合金中初晶硅粒子尺寸，改善cu对铝合金抗腐蚀性造成的不利影响，生成cual2相和mg5al8相，弥散分布在铝合金中，细化了铝合金组织结构，同时起到良好的除氧和除氮效果，提高了铝合金的抗拉强度、屈服强度、导电性和耐热性，再与eu、gd、nd配合，具有良好的除氢效果，提高铝合金再结晶温度，有效阻止铝合金再结晶，并能显著细化再结晶晶粒，减少二次晶间距，提高铝合金的致密度，改善铝合金的组织结构，从而提高铝合金的耐挠曲疲劳性和加工性能；加入石墨烯搅拌均匀，石墨烯的比表面积大，且在浇铸前加入，减少石墨烯受高温的时间，保存了石墨烯独特的二维结构，石墨烯均匀分布在铝合金液中，在铝合金中形成良好的结合界面，阻碍结合界面受力过程中的位错移动和裂纹扩展，减少铝合金中的气体和夹杂，进一步细化晶粒，提高铝合金的致密度，并促进夹杂相趋于球化，同时降低铝合金液的表面张力，增加铝合金液的流动性，提高铝合金的热加工性能；再通过控制be、zn、ca的含量，使其质量百分数满足：1.2％≤be+zn+ca≤1.45％，形成casi相，且与石墨烯配合，使铝合金具有良好的塑性和导电性，同时具有良好的除氢效果，防止出现气孔和裂纹，改善铝合金的组织结构；通过控制热处理的工艺参数，合理设置升温时间和温度，进一步优化铝合金的组织结构，消除铝合金残余应力，有效改善铝合金的整体性能。本发明提出了一种石墨烯稀土铝合金高导材料电缆的制备方法，通过合理设置工艺参数，优化石墨烯的结构，有效改善铝合金的整体性能，使得到的石墨烯稀土铝合金高导材料电缆具有良好的强度、塑性、导电性、耐热性、耐挠曲疲劳性和加工性能等优点。
具体实施方式
下面，通过具体实施例对本发明的技术方案进行详细说明。
实施例1
本发明提出的一种石墨烯稀土铝合金高导材料电缆的制备方法，具体步骤如下：
s1、将熔化炉升温至750℃，加入废铝，待其融化后再升温至860℃，加入硅钙合金、铜铝合金、锌铝合金、镁锭，待全部融化后，加入稀土铝合金，充分搅拌，静置20min，取样进行迅速炉前分析，得到铝合金液；
s2、在铝合金液中加入石墨烯，混合均匀，然后进行浇铸轧制，空冷至室温得到铝合金；其中，浇包温度为700℃，铸机冷却水的压力为4公斤，浇铸后铝合金铸条在入轧机前的温度为460℃，乳化液温度为35℃；
s3、对铝合金进行热处理，再将铝合金加工成铝合金线，然后将铝合金线进行多股绞合，制成线芯束，再在线芯束外从内到外依次包裹一层橡胶绝缘保护层，得到石墨烯稀土铝合金高导材料电缆。
其中，铝合金液的组分按质量百分数包括：cu：3.5％、si：0.8％、be：0.3％、mg：0.8％、mo：0.1％、fe：0.3％、zn：0.3％、zr：0.15％、sr：0.1％、ca：0.5％、co：0.04％、eu：0.2％、gd：0.1％、nd：0.15％，其余为al。
实施例2
本发明提出的一种石墨烯稀土铝合金高导材料电缆的制备方法，具体步骤如下：
s1、将熔化炉升温至770℃，加入废铝，待其融化后再升温至900℃，加入硅钙合金、铜铝合金、锌铝合金、镁锭，待全部融化后，加入稀土铝合金，充分搅拌，静置15min，取样进行迅速炉前分析，得到铝合金液；
s2、在铝合金液中加入石墨烯，搅拌均匀，然后进行浇铸轧制，空冷至室温得到铝合金；其中，浇包温度为730℃，铸机冷却水的压力为6公斤，浇铸后铝合金铸条在入轧机前的温度为480℃，乳化液温度为45℃；
s3、将铝合金在15min升温至210℃，再以5min升温至300℃，保温3h，再空冷至室温，再将铝合金加工成铝合金线，然后将铝合金线进行多股绞合，制成线芯束，再在线芯束外从内到外依次包裹一层橡胶绝缘保护层，得到石墨烯稀土铝合金高导材料电缆。
其中，铝合金液的组分按质量百分数包括：cu：4.5％、si：0.5％、be：0.2％、mg：0.6％、mo：0.2％、fe：0.2％、zn：0.6％、zr：0.25％、sr：0.05％、ca：0.8％、co：0.12％、eu：0.1％、gd：0.15％、nd：0.25％，其余为al；
s2中，石墨烯的比表面积为2650m2/g，且与铝合金液的重量比为0.45:100。
实施例3
本发明提出的一种石墨烯稀土铝合金高导材料电缆的制备方法，具体步骤如下：
s1、将熔化炉升温至760℃，加入废铝，待其融化后再升温至880℃，加入硅钙合金、铜铝合金、锌铝合金、镁锭，待全部融化后，加入稀土铝合金，充分搅拌，静置18min，取样进行迅速炉前分析，得到铝合金液；
s2、在铝合金液中加入石墨烯，搅拌均匀，然后进行浇铸轧制，空冷至室温得到铝合金；其中，浇包温度为720℃，铸机冷却水的压力为5公斤，浇铸后铝合金铸条在入轧机前的温度为475℃，乳化液温度为40℃；
s3、将铝合金在20min升温至240℃，再以8min升温至350℃，保温2h，再空冷至室温，再将铝合金加工成铝合金线，然后将铝合金线进行多股绞合，制成线芯束，再在线芯束外从内到外依次包裹一层橡胶绝缘保护层，得到石墨烯稀土铝合金高导材料电缆。
其中，铝合金液的组分按质量百分数包括：cu：4％、si：0.64％、be：0.25％、mg：0.72％、mo：0.14％、fe：0.23％、zn：0.45％、zr：0.21％、sr：0.08％、ca：0.65％、co：0.08％、eu：0.16％、gd：0.12％、nd：0.18％，其余为al；
s2中，石墨烯的比表面积为2700m2/g，且与铝合金液的重量比为0.6:100。
实施例4
本发明提出的一种石墨烯稀土铝合金高导材料电缆的制备方法，具体步骤如下：
s1、将熔化炉升温至755℃，加入废铝，待其融化后再升温至865℃，加入硅钙合金、铜铝合金、锌铝合金、镁锭，待全部融化后，加入稀土铝合金，充分搅拌，静置16.5min，取样进行迅速炉前分析，得到铝合金液；
s2、在铝合金液中加入石墨烯，搅拌均匀，然后进行浇铸轧制，空冷至室温得到铝合金；其中，浇包温度为725℃，铸机冷却水的压力为6公斤，浇铸后铝合金铸条在入轧机前的温度为465℃，乳化液温度为42℃；
s3、将铝合金在16.5min升温至220℃，再以5.5min升温至320℃，保温2.8h，再空冷至室温，再将铝合金加工成铝合金线，然后将铝合金线进行多股绞合，制成线芯束，再在线芯束外从内到外依次包裹一层橡胶绝缘保护层，得到石墨烯稀土铝合金高导材料电缆。
其中，铝合金液的组分按质量百分数包括：cu：3.8％、si：0.62％、be：0.23％、mg：0.66％、mo：0.12％、fe：0.27％、zn：0.38％、zr：0.18％、sr：0.06％、ca：0.59％、co：0.06％、eu：0.14％、gd：0.11％、nd：0.21％，其余为al；
s2中，石墨烯的比表面积为2680m2/g，且与铝合金液的重量比为0.5:100。
实施例5
本发明提出的一种石墨烯稀土铝合金高导材料电缆的制备方法，具体步骤如下：
s1、将熔化炉升温至760℃，加入废铝，待其融化后再升温至875℃，加入硅钙合金、铜铝合金、锌铝合金、镁锭，待全部融化后，加入稀土铝合金，充分搅拌，静置18.5min，取样进行迅速炉前分析，得到铝合金液；
s2、在铝合金液中加入石墨烯，搅拌均匀，然后进行浇铸轧制，空冷至室温得到铝合金；其中，浇包温度为705℃，铸机冷却水的压力为4公斤，浇铸后铝合金铸条在入轧机前的温度为465℃，乳化液温度为37℃；
s3、将铝合金在18min升温至235℃，再以6.5min升温至340℃，保温2.3h，再空冷至室温，再将铝合金加工成铝合金线，然后将铝合金线进行多股绞合，制成线芯束，再在线芯束外从内到外依次包裹一层橡胶绝缘保护层，得到石墨烯稀土铝合金高导材料电缆。
其中，铝合金液的组分按质量百分数包括：cu：4.25％、si：0.72％、be：0.26％、mg：0.75％、mo：0.18％、fe：0.22％、zn：0.51％、zr：0.22％、sr：0.09％、ca：0.66％、co：0.1％、eu：0.18％、gd：0.11％、nd：0.17％，其余为al；
s2中，石墨烯的比表面积为2690m2/g，且与铝合金液的重量比为0.55:100。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。