CN106939384A - 高抗拉强度铝合金杆 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种高抗拉强度铝合金杆，所述高抗拉强度铝合金杆由以下重量份的组分组成：铝100份、硅0.04份、铁1.1份、铜0.2份、稀土元素0.1份、硼0.02份、钛0.012份；所述稀土元素由镧、铈和钪组成，且所述镧、铈和钪按照14：6：1重量份比例混合形成所述稀土元素；将各个组分投入熔炉中，加热使之熔化并在750‑780℃下保温，充分搅拌至均匀，搅拌时间≥30min，静置保温，获得合金熔体；浇铸经过铝合金液得到铝合金铸锭，控制浇铸温度690~700℃；进行感应加热，温度升到520~540℃下进行轧制，在进轧之前进行温度的提升。本发明高抗拉强度铝合金杆金属组织结构明显好转，经过生产试验以及后续拉丝时抗拉强度、伸长率大大改善。
Description
技术领域
本发明涉及一种铝合金杆，尤其涉及一种高抗拉强度铝合金杆。
背景技术
铝合金是工业中使用最广泛的有色金属材料之一，在航空、航天、汽车、机械制造、船舶及化学工业中已有大量应用。随着科学技术以及工业经济的快速发展，铝合金的需求日益增多，铝合金的研究也随之深入。铝合金的广泛应用促进了铝合金在电力行业的发展，同时电力行业的发展有促进了铝合金的应用领域。
作为屏蔽用铝合金线路使用的铝合金杆，常用的铝合金杆要拉丝到0.10-0.12mm。而目前，在机械加工行业线缆领域里面，传统的铝杆或铝合金杆在制造后，由于组织材料结构的限制，影响材料在加工时的性能，其抗拉强度以及伸长率都偏低，抗拉强度只有180Mpa，伸长率只有10%，在后续拉丝过程中，造成早期断丝或强度不合格，这样不仅造成了原材料的浪费，而且增加了生产成本。
发明内容
本发明提供一种高抗拉强度铝合金杆，此高抗拉强度铝合金杆金属组织结构明显好转，经过生产试验以及后续拉丝时抗拉强度、伸长率大大改善，降低电阻率6~10%。
为达到上述目的，本发明采用的技术方案是：一种高抗拉强度铝合金杆，所述高抗拉强度铝合金杆由以下重量份的组分组成：
铝 100份，
硅 0.04~0.06份，
铁 1~1.3份，
铜 0.18~0.28份，
稀土元素 0.08~0.1份，
硼 0.015~0.03份，
钛 0.01~0.02份；
所述稀土元素由镧、铈和钪组成，且所述镧、铈和钪按照14：6：1重量份比例混合形成所述稀土元素。
上述技术方案中进一步改进的技术方案如下：
1. 上述方案中，所述铝的型号为Al99.70或者Al99.85。
2. 上述方案中，所述高抗拉强度铝合金杆通过以下工艺获得，此工艺包括以下步骤：
步骤一、将铝锭100份投入熔炉中，加热使之熔化并在750-780℃下保温，加入硅0.04~0.06份、铁1~1.3份、铜0.18~0.28份、稀土元素0.08~0.1份、硼0.005~0.03份和钛0.001~0.02份，充分搅拌至均匀，搅拌时间≥30min，静置保温，获得合金熔体；
步骤二、在步骤一合金熔体加入精炼剂，并采用高纯氮气进行精炼，氮气精炼温度750~780℃，再保温获得铝合金液；
步骤三、将步骤二的铝合金液倾倒出炉，再经过在线除气系统进行除气，为了控制铝液内有害气体；
步骤四、浇铸经过步骤三的铝合金液得到铝合金铸锭，浇铸过程控制浇铸温度690~700℃，控制浇铸速度5t/h；
步骤五、进行感应加热，温度升到520~540℃下进行轧制，在进轧之前进行温度的提升，将温度提高30~40℃即原始温度为490-510，温度提高30-40℃后，温度变为520-540℃，再在520-540℃下进轧；
步骤六、迅速冷却，冷却部分总共有5部分进行冷却，通过调节各区域分布，将铝杆降温到60~90℃，各区域分布如表3所示：
表3冷却水分布表
| 区域 | 1区 | 2区 | 3区 | 4区 | 5区 |
| 水压/Mpa | 100 | 200 | 100 | 50 | 0 |
步骤七、收线，收线方式可以采用密排卷绕方式进行收线。
3. 上述方案中，所述步骤一中静置保温的时间为45min，所述步骤二中精炼时间为45min。
由于上述技术方案运用，本发明与现有技术相比具有下列优点：
本发明高抗拉强度铝合金杆，其配方中含有由镧、铈和钪组成的稀土元素在指定范围内铁和稀土的协同作用,可以提高合金杆的延展性、优化铝液体成分，细化晶粒、去渣、增加耐腐蚀性能，去除铝合金中的气体和有害杂质，减少铝合金的裂纹源，从而提高铝合金的强度，改善加工性能，还能改善铝合金的耐热性、可塑性及可锻性，提高硬度、增加强度和韧性；其次，所述镧、铈和钪按照14：6：1重量份比例混合形成所述稀土元素与硼协同作用，使得产品在浇铸过程中提高铝的流动性，减小铝中其他元素的不利影响，形成核质点，从而形成非自发形核，起到细化晶粒的作用，宏观晶粒度在可以达到5-6级。添加的硼元素在一定范围内，和上述铝能合理搭配，降低电阻率6~10%；再次，钛元素：由于铝基体中存在上述有益元素后，再加入钛元素，可以在金属晶粒组织中起到明显作用，将钛元素控制在本发明的范围内，宏观晶粒度达到6-8级。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明作进一步描述：
实施例：一种高抗拉强度铝合金杆，所述高抗拉强度铝合金杆由以下重量份的组分组成：
铝 100份，
硅 0.04份，
铁 1.1份，
铜 0.2份，
稀土元素 0.1份，
硼 0.02份，
钛 0.012份；
上述高抗拉强度铝合金杆的制造工艺如下：
步骤一、将铝锭100份投入熔炉中，加热使之熔化并在750-780℃下保温，加入硅0.04~0.06份、铁1~1.3份、铜0.18~0.28份、稀土元素0.08~0.1份、硼0.015~0.03份和钛0.01~0.02份，充分搅拌至均匀，搅拌时间≥30min，静置保温45min；
步骤二、在步骤一合金熔体加入精炼剂，并采用高纯氮气进行精炼，氮气精炼温度750-780℃，精炼时间45min，再保温；
步骤三、将步骤二的铝液倾倒出炉，再经过在线除气系统进行除气，为了控制铝液内有害气体，采用除气系统进行处理，并且采用测氢仪进行检测，指标要求如下表：
表2除气要求
| 在线除气之前/≤ | 在线除气之后/≤ |
| 0.300 ml/100g | 0.150ml/100g |
步骤四、浇铸得到铝合金铸锭，铸造成型，浇铸过程控制浇铸温度690~700℃，控制浇铸速度5t/h。
步骤五、进行感应加热，温度升到520-540℃下进行轧制。为了控制好铝合金杆的各项指标，轧制必须在一定温度下进行，会在进轧之前进行温度的提升即原始温度为490-510，温度提高30-40℃后，温度变为520-540℃，采用加热装置，可将温度提高30-40℃，只有在520-540℃下进轧，才能和此成分的有机结合，使得铝合金杆达到要求。
步骤六、迅速冷却，冷却部分总共有5部分进行冷却，通过调节各区域分布，将铝杆降温到60~90℃，各区域分布如下：
表3冷却水分布表
| 区域 | 1区 | 2区 | 3区 | 4区 | 5区 |
| 水压/Mpa | 100 | 200 | 100 | 50 | 0 |
步骤其、收线，收线方式可以采用密排卷绕方式进行收线。
采用上述高抗拉强度铝合金杆时，其配方中含有由镧、铈和钪组成的稀土元素在指定范围内铁和稀土的协同作用,可以提高合金杆的延展性、优化铝液体成分，细化晶粒、去渣、增加耐腐蚀性能。去除铝合金中的气体和有害杂质，减少铝合金的裂纹源，从而提高铝合金的强度，改善加工性能，还能改善铝合金的耐热性、可塑性及可锻性，提高硬度、增加强度和韧性；其次，所述镧、铈和钪按照14：6：1重量份比例混合形成所述稀土元素与硼协同作用，使得产品在浇铸过程中提高铝的流动性，减小铝中其他元素的不利影响，形成核质点，从而形成非自发形核，起到细化晶粒的作用，宏观晶粒度在可以达到5~6级。添加的硼元素在一定范围内，和上述铝能合理搭配，降低电阻率6~10%；再次，钛元素：由于铝基体中存在上述有益元素后，再加入钛元素，可以在金属晶粒组织中起到明显作用，将钛元素控制在本发明的范围内，宏观晶粒度达到6~8级。
上述实施例只为说明本发明的技术构思及特点，其目的在于让熟悉此项技术的人士能够了解本发明的内容并据以实施，并不能以此限制本发明的保护范围。凡根据本发明精神实质所作的等效变化或修饰，都应涵盖在本发明的保护范围之内。
Claims (3)
1.一种高抗拉强度铝合金杆，其特征在于：所述高抗拉强度铝合金杆由以下重量份的组分组成：
铝 100份，
硅 0.04份，
铁 1.1份，
铜 0.2份，
稀土元素 0.1份，
硼 0.02份，
钛 0.012份；
所述高抗拉强度铝合金杆通过以下工艺获得，此工艺包括以下步骤：
步骤一、将铝锭100份投入熔炉中，加热使之熔化并在750-780℃下保温，加入硅0.04份、铁 1.1份、铜0.2份、稀土元素0.1份、硼 0.02份、钛 0.012份，充分搅拌至均匀，搅拌时间≥30min，静置保温，获得合金熔体；
步骤二、在步骤一合金熔体加入精炼剂，并采用高纯氮气进行精炼，氮气精炼温度750~780℃，再保温获得铝合金液；
步骤三、将步骤二的铝合金液倾倒出炉，再经过在线除气系统进行除气，为了控制铝液内有害气体；
步骤四、浇铸经过步骤三的铝合金液得到铝合金铸锭，浇铸过程控制浇铸温度690~700℃，控制浇铸速度5t/h，经过金相分析来确认结晶状态；
步骤五、进行感应加热，在进轧之前进行温度的提升，将温度提高30~40℃，实现温度由490-510℃转变为520~540℃，再在520-540℃下进轧；
步骤六、迅速冷却，冷却部分总共有5部分进行冷却，通过调节各区域分布，将铝杆降温到60~90℃，各区域分布如表3所示：
表3冷却水分布表
步骤七、收线，收线方式可以采用密排卷绕方式进行收线。
2.根据权利要求1所述的高抗拉强度铝合金杆，其特征在于：所述步骤一中静置保温的时间为45min，所述步骤二中精炼时间为45min。
3.根据权利要求1所述的高抗拉强度铝合金杆，其特征在于：所述铝的型号为Al99.70或者Al99.85。
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