CN111434789A

CN111434789A - 一种热处理型高导电率耐热Al-Zr-Er-Yb合金导线材料及其制备方法

Info

Publication number: CN111434789A
Application number: CN201910036247.1A
Authority: CN
Inventors: 肖翔; 郑志凯; 吴浩; 周泽宇; 李红英
Original assignee: China Aluminum Material Application Institute Co ltd
Current assignee: China Aluminum Material Application Institute Co ltd
Priority date: 2019-01-15
Filing date: 2019-01-15
Publication date: 2020-07-21

Abstract

本发明提供了一种热处理型高导电率耐热Al‑Zr‑Er‑Yb合金导线材料，所述合金含按重量百分比计的以下组分：锆Zr 0.02‑0.15Wt％，铒Er 0.01‑0.2Wt％，镱Yb 0.01‑0.25Wt％，硼B 0.01‑0.04Wt％，铁Fe≤0.20Wt％，硅Si≤0.05Wt％，(钒V+钛Ti+铬Cr+锰Mn)≤0.01％，余量为铝。本发明提供的技术方案制得的导线的导电率≥62％IACS，室温拉伸强度≥160MPa，长期耐热温度达到150℃，短期耐热温度达到230℃，本发明通过优化合金成分及其含量和热处理工艺，获得高导电率同时具有良好耐热性能的铝合金线材，有效解决了现有耐热铝合金用导线存在导电率低，线损大等问题。

Description

一种热处理型高导电率耐热Al-Zr-Er-Yb合金导线材料及其制备方法

技术领域

本发明属于铝合金技术领域，具体涉及一种热处理型高导电率耐热Al-Zr-Er-Yb合金导线材料及其制备方法。

背景技术

耐热铝合金导线是一种性能良好的特种扩容导线，采用大容量耐热铝合金导线进行现有线路扩容改造，在尽量不更换杆塔的原则下，不但能提高线路的输送能力，并且能降低工程的整体造价。目前国内外耐热铝合金导线耐热温度为150℃的产品导电率仅为60％IACS，难以满足远距离、大容量输电线路建设工程及电网扩容改造工程的需求。高导电率耐热铝合金导线可以在较高运行温度下稳定工作，允许承载的电流更大，既可提高线路运行的安全性、稳定性，还可减少施工、维护成本，延长输电线路寿命和节约线路走廊资源，同时还可减少碳排放，具有显著的经济效益和社会效益。

而对于耐热铝合金导线来说，在现有基础上提高1％导电率的技术壁垒难度极大。日本早在1970年就已实现60％耐热铝导线的工业化应用，但直到2010年仍然没有完全突破 61％IACS，使用温度150℃的耐热铝导线的工程化应用。日本输电线市场占用率高达70％的耐热铝导线的导电率仍为60％IACS。而在我国将普通硬铝导线的导电率从60％IACS提高到 61％IACS这一过程用了几十年时间。这其中，上海电缆研究所黄崇祺院士为我国电工用铝导体和稀土电工铝导体提高导电率、解决量大面广的国产的材料来源和达到工业化的稳定生产做出了突出贡献。对于Al-Zr系耐热铝导线其在长达1000h的极限退火条件下，导电率极限为62％IACS。我国耐热铝导线在长达20年时间内长期处于58％IACS导电率级别，导致线损增加，综合经济效益较差。因此，在较低成本下，突破导电率大于61％IACS，使用温度150℃ 的耐热铝合金导线技术难度较大，而提高导电率带来的经济和社会效益巨大的，完全符合国家提出的加快资源节约型，环境友好型智能电网建设的要求。

专利201010106186.0发明了一种高导电非热处理型稀土耐热铝合金导体材料，各种元素的质量百分比如下：Zr 0.03-0.06％，Er 0.05-0.20％，Y 0.10-0.25％，Fe 0.05-0.12％，Ti 0.01-0.03％，杂质元素Si≤0.06％，其他杂质含量≤0.10％，其余为铝。其导电率仅为60％IACS。专利 201010593503.6提供了一种高导电耐热铝合金导线及其制备方法，铝合金导线的化学成分及质量百分比为：Zr 0.1-0.3％，Y 0.02-0.2％，Sc 0.01-0.15％，其余是Al和不可避免的其它杂质元素，退火后导电率为61％IACS。专利201710765536.6发明了一种低温度敏感的高导电率的铝合金及制备方法，铝合金的化学成分及质量百分比为：B:0.02-0.08％、Yb:0.05-0.20％、 Sc:0-0.10％，余量为Al和微量不可避免的杂质元素。铸态合金经过400℃保温3h退火后，室温导电率为60-61％IACS。但是上述专利合金往往通过添加贵金属元素Sc，铸锭制备工艺复杂，制备过程难控制，并且使得合金成本较高，不适用于工业化大批量推广应用。

本发明在工业纯铝中复合添加Zr、Er和Yb，并控制合理的Fe，Si元素含量及其配比，同时精确控制杂质元素含量，结合合理的加工制备工艺获得一种耐热温度达到150℃，室温拉伸强度大于等于160MPa，导电率≥62％IACS的高导电率耐热铝合金导体材料。

发明内容

为克服现有技术存在的上述不足，本发明提供了一种热处理型高导电率耐热Al-Zr-Er-Yb 合金导线材料及其制备方法，通过合金成分优化及加工工艺的精确控制，以及微合金元素种类、含量对材料微观结构及性能的影响机理研究，利用B、Zr、Er等合金元素的交互作用以及热处理调控工艺将耐热元素从固溶相转变为析出相，提高再结晶温度，从而在保证强度和耐热温度前提下提高材料导电率。

为实现上述发明目的，采取以下技术方案：

一种热处理型高导电率耐热Al-Zr-Er-Yb合金导线材料，其改进之处在于，所述合金含按重量百分比计的以下组分：

锆Zr 0.02-0.15Wt％，铒Er 0.01-0.2Wt％，镱Yb 0.01-0.25Wt％，硼B 0.01-0.04Wt％，铁 Fe≤0.20Wt％，硅Si≤0.05Wt％，其中，钒V+钛Ti+铬Cr+锰Mn≤0.01％，余量为铝。

优选，所述合金的组分为：

锆Zr 0.02-0.1Wt％，铒Er 0.01-0.15Wt％，镱Yb 0.01-0.2Wt％，硼B 0.01-0.04Wt％，铁 Fe≤0.20Wt％，硅Si≤0.05Wt％，其中，钒V+钛Ti+铬Cr+锰Mn≤0.01％，余量为铝。

优选，所述合金的组分为：

锆Zr 0.02-0.08Wt％，铒Er 0.01-0.15Wt％，镱Yb 0.01-0.2Wt％，硼B 0.01-0.04Wt％，铁 Fe≤0.20Wt％，硅Si≤0.05Wt％，其中，钒V+钛Ti+铬Cr+锰Mn≤0.01％，余量为铝。

优选，所述合金的组分为：

锆Zr 0.05％，铒Er 0.15％，镱Yb 0.15％，硼B 0.02％，铁Fe 0.1％，硅Si0.04％，其中，钒V+钛Ti+铬Cr+锰Mn 0.005％，余量为铝。

一种制备如权利要求1～4任一项所述的热处理型高导电率耐热Al-Zr-Er-Yb合金导线材料的方法，其改进之处在于，所述方法包括如下步骤：

(1)于660-750℃下，向铝锭熔融物中加入Al-B中间合金，搅拌5-60min和静置 30-300min；

(2)向步骤1)的熔融物中加入铝锆、铝铒和铝镱中间合金，搅拌5-15min；

(3)向步骤2)的熔融物中加入精炼剂，精炼10-30min，扒渣；

(4)扒渣后保温静置30min-300min，在线除气除渣处理；

(5)用水冷铜连铸轮法连铸；

(6)将步骤5)得到的铸坯轧制成直径9.5mm的圆杆；

(7)将步骤6)的圆杆从室温升至200-350℃，保温3-10h后再升至350-450℃，保温5-30h；

(8)将步骤7)的铝合金圆杆经过4-10道次拉丝得铝合金单丝。

优选，所述步骤3)中精炼剂的加入量为铝锭熔融物总质量的0.1-0.5％。

优选，所述步骤5)连铸过程中铝液浇铸温度为650-750℃，铸锭的冷却速率为1-50℃ /s。

优选，所述步骤6)中轧制开始温度为500-580℃，轧制终了温度为250-400℃。

优选，所述步骤8)中铝合金单丝的直径为4mm，导电率≥62％IACS，室温拉伸强度≥160MPa，长期耐热温度达到150℃，短期耐热温度达到230℃。

各合金元素的作用及机理如下：

硼B：在众多的影响因素中，化学成分是影响铝导体电导率最基本的因素，因此降低杂质元素对电导率的影响是提高铝导体电导率的关键之举。杂质元素如果以固溶状态存在，对导电性能的影响更大。硼化处理是提高铝合金导电性能的最有效途径，因为B能与Ti、V、 Cr、Mn、Fe杂质元素反应形成不溶解的硼化物或者含杂质元素的复杂化合物，从而使原来固溶在铝中的杂质元素变成析出态，沉积于熔体底部，减少铝导体内部晶格的畸变，从而改善铝导体的导电性。

锆Zr：对于耐热铝合金来说，Zr元素是不可或缺的关键性元素。Zr的微合金化效果与其存在状态息息相关，微量Zr添加到铝及铝合金中，存在形式分别为固溶在α-Al中和形成 Al₃Zr初生相、Al₃Zr(Ll₂)亚稳相、Al₃Zr(D0₃)平衡相。当Zr含量大于0.11％时，会有Al₃Zr初生相产生。如果Zr的添加量过高，或者在熔铸过程中控制不当，Zr容易偏聚而形成粗大的初生Al₃Zr相，会对合金性能产生不利影响。

铒Er和镱Yb：在铝合金中，稀土元素有净化、变质、细化和微合金化作用。目前，关于单一添加Zr或稀土等元素到铝合金中报道较多，添加Sc到铝合金中生成的Al₃Sc第二相可以有效的提高了合金的抗拉强度和抗蠕变性能。然而单一微合金化对合金只能产生有限的性能提高，复合微合金化成为近些年来的研究热点。近来研究的稀土Er元素，能与Zr复合析出呈壳核结构的Al₃(Zr，Er)相。然而，在常规铸锭冶金的凝固过程中Er在铝合金中的固溶度有限，其平衡固溶度仅为0.05Wt％，使得析出的Al₃Er相的体积分数有限，因此限制了进一步提高其微合金化作用的空间。而稀土Yb元素与Er元素的作用类似，能生成与Al₃Sc作用相同的L1₂结构的Al₃Yb相，可以提高铝合金的再结晶温度，更能有效的起到细晶强化和弥散强化等积极作用。Yb元素在铝基体中的固溶度较高，在铝基体中的平衡固溶度为0.1Wt％。而且Yb的价格比较便宜，在铝合金中添加少量的Yb元素不会大幅度提高生产成本，能够广泛应用于工业生产中。由于Yb的扩散系数相对Er和Zr元素较高，因此会先行析出Al₃Yb，从而促进更细小弥散的Al₃(Yb,Er,Zr)相析出。与Sc、Er、Zr相比，在相同含量下Yb的形核驱动力比Sc、Er、Zr大，特别是在高温阶段。Yb的添加能够促进Er、Zr的弥散析出，析出的Al₃(Yb,Er,Zr)相是一种富Yb核心被富Er和富Zr双壳包裹的核/双壳结构的粒子，既保证了合金材料的导电率，又能保证合金材料的强度。同时Al-5wt％Yb的单价为 110元/千克，少量的Yb元素的添加不会大幅度提高生产成本，可以广泛用于工业生产中。因此，相对单纯的Al-Er合金，复合添加Er，Yb，Zr多元复合有可能充分发挥各自的作用，起到良好的合金化效果。

硅Si：硅是工业铝中的主要杂质元素之一，Si可与Fe、Re等元素反应生成第二相，从而提高铝合金的力学性能。

铁Fe：铝中含有一定量的铁，是工业铝中的一种主要杂质。铁对铸造铝的力学性能是有害的，因为其通常以粗大的一次晶体出现，或以铝-铁-硅化合物形式存在，它们一定程度上都提高了铝的硬度，但使铝的塑性降低。研究表明，铁可以提高铝导体强度，并不显著降低其导电性。但也有资料表明在实际生产中，铝导体中的Fe过高则会使其电阻率显著升高，所以也应该注意控制Fe的含量。

V、Mn、Cr、Ti：这几种元素均为合金中的杂质元素，对铝合金的导电性能影响较大。铝导体中的Ti、V、Mn、Cr等杂质元素在固溶态存在时，很容易吸收导体材料内的自由电子而填充它们不完整的电子层。这种传导电子数目的减少导致了铝导体导电性的降低。研究表明，每1％(Cr+Ti+Mn+V)的有害作用为每1％硅对铝导电性有害作用的5倍。由此可以看出严格控制这几种元素的含量对保证铝导体的质量具有重要的实际应用意义。

与最接近的现有技术相比，本发明提供的技术方案具有的有益效果如下：

(1)本发明综合考虑各元素含量对性能的影响效果，调控各元素比例。有效解决了B、 Zr共存对合金成分和杂质含量及性能的影响，通过复合添加Zr、Er和Yb元素提高了材料导电性能，同时精确控制硼化处理后铝水中剩余的B元素含量，以及炉水中V、Ti、Cr和Mn等杂质元素的含量，使合金熔体的成分和杂质含量符合合金设计要求。

(2)本发明在铸造工艺上采用了快速凝固的方式，通过提高铸锭凝固时的冷却速率，加大稀土微合金元素Er和Yb在铝基体中的固溶度，从而提高后期热处理过程中耐热弥散相的析出驱动力，有效解决了Er和Yb元素在铝基体中固溶度较低的技术瓶颈。

(3)本发明在工艺上采用了多级退火热处理工艺。根据Zr与稀土元素复合微合金化的特点，以多级加热的方式促进复合析出的耐热相Al₃(Yb,Er,Zr)的析出，促进基体中形成大量弥散分布的纳米级耐热相粒子，在最大程度不降低铝导体导电率的情况下，提高铝导体的强度和耐热性能。

(4)本发明中不需要加入Sc、Ag等贵金属元素，所以生产的铝合金导线具有熔铸工艺简单、线材制备工艺简单、成本低等优点，可广泛用于电力工程及汽车轻量化用高导耐热铝合金导线。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明进行详细的说明。

实施例1

以纯度大于99.7％的工业纯铝锭(其中Fe≤0.1％，Si≤0.05％)为原料，先将工业纯铝放入熔炉中熔化，合金液在750℃-760℃保温，加入铝硼中间合金进行硼化处理。之后加入铝锆、铝铒、铝镱中间合金，其组分及重量百分比为：Zr 0.06％；Er 0.15％；Yb0.1％；B 0.02％； Fe 0.1％；Si 0.04％；V+Ti+Cr+Mn＝0.005％；铝为余量。待中间合金熔化后，将合金熔液降至730℃保温，依次进行搅拌、精炼、静置、扒渣，浇铸温度为690℃-750℃。用水冷铜连铸轮法连铸，通过连铸连轧获得耐热铝合金导体材料，铸锭冷却速率为10℃/s。铸坯进轧温度为530-540℃，终轧温度为350℃，轧制出φ9.5铝杆。将铝杆进行双级退火热处理，升温至 300℃保温10h，后升温至450℃保温10h，空冷。对材料进行冷拉拔，经过7-9道次的拉制，制备成4mm的铝合金导线材料。

实施例2

以纯度大于99.7％的工业纯铝锭(其中Fe≤0.1％，Si≤0.05％)为原料，先将工业纯铝放入熔炉中熔化，合金液在750℃-760℃保温，加入铝硼中间合金进行硼化处理。之后加入铝锆、铝铒、铝镱中间合金，其组分及重量百分比为：Zr 0.05％；Er 0.1％；Yb0.15％；B 0.02％； Fe 0.1％；Si 0.04％；V+Ti+Cr+Mn＝0.005％；铝为余量。待中间合金熔化后，将合金熔液降至730℃保温，依次进行搅拌、精炼、静置、扒渣，浇铸温度为690℃-720℃。用水冷铜连铸轮法连铸，通过连铸连轧获得耐热铝合金导体材料，铸锭冷却速率为10℃/s。铸坯进轧温度为530-540℃，终轧温度为350℃，轧制出φ9.5铝杆。将铝杆进行双级退火热处理，升温至 300℃保温10h，后升温至450℃保温10h，空冷。对材料进行冷拉拔，经过7-9道次的拉制，制备成4mm的铝合金导线材料。

实施例3

以纯度大于99.7％的工业纯铝锭(其中Fe≤0.1％，Si≤0.05％)为原料，先将工业纯铝放入熔炉中熔化，合金液在750℃-760℃保温，加入铝硼中间合金进行硼化处理。之后加入铝锆、铝铒、铝镱中间合金，其组分及重量百分比为：Zr 0.05％；Er 0.15％；Yb0.15％；B 0.03％； Fe 0.06％；Si 0.03％；V+Ti+Cr+Mn＝0.005％；铝为余量。待中间合金熔化后，将合金熔液降至730℃保温，依次进行搅拌、精炼、静置、扒渣，浇铸温度为690℃-720℃。用水冷铜连铸轮法连铸，通过连铸连轧获得耐热铝合金导体材料，铸锭冷却速率为10℃/s。铸坯进轧温度为530-540℃，终轧温度为350℃，轧制出φ9.5铝杆。将铝杆进行双级退火热处理，升温至 350℃保温10h，后升温至450℃保温10h，空冷。对材料进行冷拉拔，经过7-9道次的拉制，制备成4mm的铝合金导线材料。

实施例4

以纯度大于99.7％的工业纯铝锭(其中Fe≤0.1％，Si≤0.05％)为原料，先将工业纯铝放入熔炉中熔化，合金液在750℃-760℃保温，加入铝硼中间合金进行硼化处理。之后加入铝锆、铝铒、铝镱中间合金，其组分及重量百分比为：Zr 0.05％；Er 0.15％；Yb0.1％；B 0.02％； Fe 0.06％；Si 0.04％；V+Ti+Cr+Mn＝0.005％；铝为余量。待中间合金熔化后，将合金熔液降至730℃保温，依次进行搅拌、精炼、静置、扒渣，浇铸温度为690℃-720℃。用水冷铜连铸轮法连铸，通过连铸连轧获得耐热铝合金导体材料，铸锭冷却速率为10℃/s。铸坯进轧温度为530-540℃，终轧温度为350℃，轧制出φ9.5铝杆。将铝杆进行双级退火热处理，升温至 350℃保温10h，后升温至450℃保温10h，空冷。对材料进行冷拉拔，经过7-9道次的拉制，制备成4mm的铝合金导线材料。

实施例5

以纯度大于99.7％的工业纯铝锭(其中Fe≤0.1％，Si≤0.05％)为原料，先将工业纯铝放入熔炉中熔化，合金液在750℃-760℃保温，加入铝硼中间合金进行硼化处理。之后加入铝锆、铝铒、铝镱中间合金，其组分及重量百分比为：Zr 0.05％；Er 0.1％；Yb0.15％；B 0.02％； Fe 0.1％；Si 0.04％；V+Ti+Cr+Mn＝0.005％；铝为余量。待中间合金熔化后，将合金熔液降至730℃保温，依次进行搅拌、精炼、静置、扒渣，浇铸温度为690℃-720℃。用水冷铜连铸轮法连铸，通过连铸连轧获得耐热铝合金导体材料，铸锭冷却速率为10℃/s。铸坯进轧温度为530-540℃，终轧温度为350℃，轧制出φ9.5铝杆。将铝杆进行双级退火热处理，升温至 350℃保温10h，后升温至450℃保温10h，空冷。对材料进行冷拉拔，经过7-9道次的拉制，制备成4mm的铝合金导线材料。

对比例1

以纯度大于99.7％的工业纯铝锭(其中Fe≤0.1％，Si≤0.05％)为原料，先将工业纯铝放入熔炉中熔化，合金液在750℃-760℃保温，加入铝硼中间合金进行硼化处理。之后加入铝锆、铝铒中间合金，其组分及重量百分比为：Zr 0.15％；Er 0.1％；B 0.02％；Fe0.13％；Si 0.04％； V+Ti+Cr+Mn＝0.01％；铝为余量。待中间合金熔化后，将合金熔液降至730℃保温，依次进行搅拌、精炼、静置、扒渣，浇铸温度为690℃-720℃。用水冷铜连铸轮法连铸，通过连铸连轧获得耐热铝合金导体材料。铸坯进轧温度为530-540℃，终轧温度为350℃，轧制出φ9.5 铝杆。将铝杆进行退火热处理，升温至400℃保温10h，空冷。对材料进行冷拉拔，经过7-9 道次的拉制，制备成4mm的铝合金导线材料。

对比例2

以纯度大于99.7％的工业纯铝锭(其中Fe≤0.1％，Si≤0.05％)为原料，先将工业纯铝放入熔炉中熔化，合金液在750℃-760℃保温，加入铝硼中间合金进行硼化处理。之后加入铝锆、铝铒中间合金，其组分及重量百分比为：Zr 0.1％；Er 0.15％；B 0.02％；Fe0.13％；Si 0.04％； V+Ti+Cr+Mn＝0.01％；铝为余量。待中间合金熔化后，将合金熔液降至730℃保温，依次进行搅拌、精炼、静置、扒渣，浇铸温度为690℃-720℃。用水冷铜连铸轮法连铸，通过连铸连轧获得耐热铝合金导体材料。铸坯进轧温度为530-540℃，终轧温度为350℃，轧制出φ9.5 铝杆。将铝杆进行退火热处理，升温至400℃保温10h，空冷。对材料进行冷拉拔，经过7-9 道次的拉制，制备成4mm的铝合金导线材料。

对比例3

以纯度大于99.7％的工业纯铝锭(其中Fe≤0.1％，Si≤0.05％)为原料，先将工业纯铝放入熔炉中熔化，合金液在750℃-760℃保温，加入铝硼中间合金进行硼化处理。之后加入铝锆中间合金，其组分及重量百分比为：Zr 0.1％；B 0.02％；Fe 0.13％；Si 0.04％；V+Ti+Cr+Mn＝0.01％；铝为余量。待中间合金熔化后，将合金熔液降至730℃保温，依次进行搅拌、精炼、静置、扒渣，浇铸温度为690℃-720℃。用水冷铜连铸轮法连铸，通过连铸连轧获得耐热铝合金导体材料。铸坯进轧温度为530-540℃，终轧温度为350℃，轧制出φ9.5铝杆。将铝杆进行退火热处理，升温至400℃保温10h，空冷。对材料进行冷拉拔，经过7-9 道次的拉制，制备成4mm的铝合金导线材料。

对比例4

以纯度大于99.7％的工业纯铝锭(其中Fe≤0.1％，Si≤0.05％)为原料，先将工业纯铝放入熔炉中熔化，合金液在750℃-760℃保温，加入铝硼中间合金进行硼化处理。之后加入铝锆中间合金、铝铒中间合金，其组分及重量百分比为：Zr 0.02％；Er 0.03％；B0.02％；Fe 0.13％； Si 0.04％；V+Ti+Cr+Mn＝0.01％；铝为余量。待中间合金熔化后，将合金熔液降至730℃保温，依次进行搅拌、精炼、静置、扒渣，浇铸温度为690℃-720℃。用水冷铜连铸轮法连铸，通过连铸连轧获得耐热铝合金导体材料。铸坯进轧温度为530-540℃，终轧温度为350℃，轧制出 φ9.5铝杆。将铝杆进行退火热处理，升温至400℃保温10h，空冷。对材料进行冷拉拔，经过7-9道次的拉制，制备成4mm的铝合金导线材料。

表1和表2分别为实施例1-例5以及对比例的导线合金成分及导电性能、室温拉伸力学性能和耐热性能测试结果。从结果可以看出，将Zr元素较低至0.02Wt％以后材料的耐热性能降低，高温230℃下短时保温1h后材料的性能损失率仅为85％，达不到导线材料150℃的使用温度。而同时添加过多Zr元素，如对比例1，Zr元素增加导体材料的导电率急剧下降，下降至58％IACS。杂质元素V+Ti+Cr+Mn总量增加也会降低导电性能。添加B元素能有效的净化铝水，其通过与杂质元素Mn、Ti、V反应形成了密度较高的硼化物，静置后最终沉淀于炉底，通过增加转炉工序后能有效去除铝水中的夹杂颗粒。

稀土元素Er、Yb复合添加对熔体有净化和变质的效果，除了能降低铝基体中的Fe、Si 元素外，还能促进耐热相Al₃(Yb,Er,Zr)的析出，促进基体中形成大量弥散分布的纳米级耐热相粒子，在最大程度不降低铝导体导电率的情况下，提高铝导体的强度和耐热性能。相对于稀土元素Er的单独添加，复合添加Er/Yb元素，能进一步增加铝基体中固溶的微合金元素，从而提高耐热相Al₃M(Er，Yb)的析出驱动力，促进更多更细小弥散的耐热相分布于基体中。合金材料的基体上分布有纳米级的第二相，相比于固溶态，微合金化元素以这种形式存在对合金导电率的影响要小得多，同时能较大幅度提高材料的耐热性能。总之，本发明通过添加适量的Er和Yb元素，使合金在保持较高的室温导电率的同时，还拥有较高性能的高温残存率，表现出了优异的高温导电性能。

表1本发明的实施例和对比例的合金组分(Wt％)

合金成分	Zr	Er	Yb	B	Fe	Si	V+Ti+Cr+Mn
								实施例1	0.06	0.15	0.1	0.02	0.1	0.04	0.005
实施例2	0.05	0.1	0.15	0.02	0.1	0.04	0.005
								实施例3	0.05	0.1	0.15	0.03	0.06	0.03	0.005
实施例4	0.05	0.15	0.1	0.02	0.06	0.04	0.005
								实施例5	0.05	0.1	0.15	0.02	0.1	0.04	0.005
对比例1	0.15	0.1	-	0.02	0.13	0.04	0.01
								对比例2	0.1	0.15	-	0.02	0.13	0.04	0.01
对比例3	0.1	-	-	0.02	0.13	0.04	0.01
								对比例4	0.02	0.03	-	0.02	0.13	0.04	0.01

表2本发明的实施例和对比例的所得单丝性能表

如上表所示，本发明提供的高导耐热单丝延伸率≥3.5％、导电率≥62％IACS，同时抗拉强度≥160MPa、230℃下保温1h的强度残存率≥90％,这说明本发明提供的高导耐热单丝可以满足长期在150℃下运行的要求。

最后应当说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对其限制，尽管参照上述实施例对本发明进行了详细的说明，所属领域的普通技术人员应当理解：依然可以对本发明的具体实施方式进行修改或者等同替换，而未脱离本发明精神和范围的任何修改或者等同替换，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims

1.一种热处理型高导电率耐热Al-Zr-Er-Yb合金导线材料，其特征在于，所述合金含按重量百分比计的以下组分：

锆Zr 0.02-0.15Wt％，铒Er 0.01-0.2Wt％，镱Yb 0.01-0.25Wt％，硼B 0.01-0.04Wt％，铁Fe≤0.20Wt％，硅Si≤0.05Wt％，其中，钒V+钛Ti+铬Cr+锰Mn≤0.01％，余量为铝。

2.如权利要求1所述的热处理型高导电率耐热Al-Zr-Er-Yb合金导线材料，其特征在于，所述合金的组分为：

锆Zr 0.02-0.1Wt％，铒Er 0.01-0.15Wt％，镱Yb 0.01-0.2Wt％，硼B 0.01-0.04Wt％，铁Fe≤0.20Wt％，硅Si≤0.05Wt％，其中，钒V+钛Ti+铬Cr+锰Mn≤0.01％，余量为铝。

3.如权利要求2所述的热处理型高导电率耐热Al-Zr-Er-Yb合金导线材料，其特征在于，所述合金的组分为：

锆Zr 0.02-0.08Wt％，铒Er 0.01-0.15Wt％，镱Yb 0.01-0.2Wt％，硼B 0.01-0.04Wt％，铁Fe≤0.20Wt％，硅Si≤0.05Wt％，其中，钒V+钛Ti+铬Cr+锰Mn≤0.01％，余量为铝。

4.如权利要求3所述的热处理型高导电率耐热Al-Zr-Er-Yb合金导线材料，其特征在于，所述合金的组分为：

锆Zr 0.05％，铒Er 0.15％，镱Yb 0.15％，硼B 0.02％，铁Fe 0.1％，硅Si 0.04％，其中，钒V+钛Ti+铬Cr+锰Mn 0.005％，余量为铝。

5.一种制备如权利要求1～4任一项所述的热处理型高导电率耐热Al-Zr-Er-Yb合金导线材料的方法，其特征在于，所述方法包括如下步骤：

(1)于660-750℃下，向铝锭熔融物中加入Al-B中间合金，搅拌5-60min和静置30-300min；

(3)向步骤2)的熔融物中加入精炼剂，精炼10-30min，扒渣；

(4)扒渣后保温静置30min-300min，在线除气除渣处理；

(5)用水冷铜连铸轮法连铸；

(6)将步骤5)得到的铸坯轧制成直径9.5mm的圆杆；

(8)将步骤7)的铝合金圆杆经过4-10道次拉丝得铝合金单丝。

6.如权利要求5所述的一种热处理型高导电率耐热Al-Zr-Er合金导线材料的制备方法，其特征在于，所述步骤3)中精炼剂的加入量为铝锭熔融物总质量的0.1-0.5％。

7.如权利要求5所述的一种热处理型高导电率耐热Al-Zr-Er合金导线材料的制备方法，其特征在于，所述步骤5)连铸过程中铝液浇铸温度为650-750℃，铸锭的冷却速率为1-50℃/s。

8.如权利要求5所述的一种热处理型高导电率耐热Al-Zr-Er合金导线材料的制备方法，其特征在于，所述步骤6)中轧制开始温度为500-580℃，轧制终了温度为250-400℃。

9.如权利要求5所述的一种热处理型高导电率耐热Al-Zr-Er合金导线材料的制备方法，其特征在于，所述步骤8)中铝合金单丝的直径为4mm，导电率≥62％IACS，室温拉伸强度≥160MPa，长期耐热温度达到150℃，短期耐热温度达到230℃。