一種電力線路金具用高強度鋁合金及其製造方法與流程

2023-07-15 09:39:26 2

本發明涉及電力金具領域，具體涉及一種電力線路金具用高強度鋁合金及其製造方法。

背景技術：

隨著經歷發展和技術進步，電力系統大機組新設備不斷投入，遠距離超高壓電網已成為電能傳輸的主網架。從尋求最佳經濟效益的觀點出發，不論是從社會還是從電網本身角度，節能降耗、減少線損都是輸變電領域的一個重要課題。眾所周知，線損是由多個部分組成的、例如導線的電阻損耗，交流線路的電暈損耗，變壓器銅、鐵損耗，無工傳輸損耗等等。有些損耗是不可避免的，例如電阻損耗；有些損耗卻是可以避免或降低的，如無功損耗可以採取就地補償的方法降低，變壓器銅、鐵損可採用新型鐵芯材料及結構工藝來減少等等。

隨著送變電技術的進步，高壓電路既可以架空設置，也可以設置在地下幾十米深處，因此，對電力線路金具的強度、耐蝕性能提出了更高的要求，特別是使用在地下幾十米深處的電力線路金具，對其強度及耐蝕性的要求更高。現有技術一般採用鋁矽合金製造高壓電力線路金具，但是該電力線路金具用鋁合金由於矽含量較高，容易使合金變脆，導致其強度較低，因此需要進一步提高電力線路金具鋁合金的機械強度。

技術實現要素：

針對現有技術中存在的問題，本發明提供了一種電力線路金具用高強度鋁合金及其製造方法。

為實現以上目的，本發明通過以下技術方案予以實現：

一種電力線路金具用高強度鋁合金，由以下重量百分比的成分組成：si：7.2-8.5％、mn：0.28-0.38％、mg：1.2-2.5％、zr：0.1-0.15％、cu：0.8-1.5％、ni：0.15-0.25％、re：0.005-0.01％，餘量為al及不可避免的雜質。

優選地，所述電力線路金具用高強度鋁合金由以下重量百分比的成分組成：si：7.7％、mn：0.35％、mg：1.8％、zr：0.12％、cu：1.1％、ni：0.22％、re：0.009％，餘量為al及不可避免的雜質。

上述電力線路金具用高強度鋁合金的製造方法，包括以下步驟：

(1)將原材料配比後，升溫到280-350℃以上，預熱3h，消除金屬中的雜質氣體；

(2)將各原材料投入至感應熔爐中於840-880℃下加熱熔化成鋁合金熔液，保溫12-16min，將鋁合金熔液的溫度調整至760-800℃，加入精煉劑，除雜精煉並進行除氣，精煉除氣結束後靜置10-15min，然後進行扒渣處理；

(3)將扒渣處理後的鋁合金熔液溫度降至710-730℃進行澆注，脫模後將所得鑄件冷卻至室溫，再以22-30℃/min的速度升溫至420-460℃，保溫1.5-2h，隨爐冷卻至320-340℃，再空冷至室溫，然後再以10-16℃/min的速度升溫至240-280℃，保溫1-1.5h，取出，水冷至室溫，即得所述高強度鋁合金。

優選地，所述步驟(2)中，將鋁合金熔液的溫度調整至770℃，加入精煉劑。

優選地，所述步驟(3)中，以28℃/min的速度升溫至450℃。

優選地，所述步驟(3)中，以12℃/min的速度升溫至260℃。

本發明的有益效果是：本發明合理配置合金中的鋁矽含量，在al-si-mg-cu系鋁合金添加合適量的錳、鋯、鎳、錸，使最終製得的鋁合金鑄造性能優異、機械強度高、尺寸穩定性好。其中在該合金中加入適量的錳、鋯，兩者結合顯著細化再結晶晶粒，同時形成的mnal6可溶解雜質鐵，減小鐵的有害影響。加入的鎳可不經可加強鋁合金的鑄造性，同時可加強鋁合金的耐腐蝕性，加入的錸元素可適當提高鋁合金的硬度、抗磨性以及抗腐蝕性。

本發明鋁合金澆注後熱處理，進行不同溫度的退火處理，併合理設置升溫速度、保溫時間以及退火方式，使合金基體組織更加穩定，有效增強了鑄件的加工性能、強度、抗應力以及抗腐蝕力。最終本發明製得的鋁合金抗拉強度≥452mpa，屈服強度≥375mpa。

具體實施方式

為使本發明實施例的目的、技術方案和優點更加清楚，下面將結合本發明實施例，對本發明實施例中的技術方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例是本發明一部分實施例，而不是全部的實施例。基於本發明中的實施例，本領域普通技術人員在沒有作出創造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬於本發明保護的範圍。

實施例1：

一種電力線路金具用高強度鋁合金，由以下重量百分比的成分組成：si：7.7％、mn：0.35％、mg：1.8％、zr：0.12％、cu：1.1％、ni：0.22％、re：0.009％，餘量為al及不可避免的雜質。

上述電力線路金具用高強度鋁合金的製造方法，包括以下步驟：

(1)將原材料配比後，升溫到330℃以上，預熱3h，消除金屬中的雜質氣體；

(2)將各原材料投入至感應熔爐中於860℃下加熱熔化成鋁合金熔液，保溫15min，將鋁合金熔液的溫度調整至770℃，加入精煉劑，除雜精煉並進行除氣，精煉除氣結束後靜置13min，然後進行扒渣處理；

(3)將扒渣處理後的鋁合金熔液溫度降至710℃進行澆注，脫模後將所得鑄件冷卻至室溫，再以28℃/min的速度升溫至450℃，保溫2h，隨爐冷卻至320℃，再空冷至室溫，然後再以12℃/min的速度升溫至260℃，保溫1h，取出，水冷至室溫，即得所述高強度鋁合金。

實施例2：

一種電力線路金具用高強度鋁合金，由以下重量百分比的成分組成：si：8.5％、mn：0.3％、mg：2.5％、zr：0.12％、cu：1.5％、ni：0.18％、re：0.005％，餘量為al及不可避免的雜質。

上述電力線路金具用高強度鋁合金的製造方法，包括以下步驟：

(1)將原材料配比後，升溫到350℃以上，預熱3h，消除金屬中的雜質氣體；

(2)將各原材料投入至感應熔爐中於880℃下加熱熔化成鋁合金熔液，保溫12min，將鋁合金熔液的溫度調整至800℃，加入精煉劑，除雜精煉並進行除氣，精煉除氣結束後靜置10min，然後進行扒渣處理；

(3)將扒渣處理後的鋁合金熔液溫度降至730℃進行澆注，脫模後將所得鑄件冷卻至室溫，再以22℃/min的速度升溫至420℃，保溫1.5h，隨爐冷卻至340℃，再空冷至室溫，然後再以10℃/min的速度升溫至240℃，保溫1.5h，取出，水冷至室溫，即得所述高強度鋁合金。

實施例3：

一種電力線路金具用高強度鋁合金，由以下重量百分比的成分組成：si：7.5％、mn：0.28％、mg：2％、zr：0.15％、cu：1％、ni：0.25％、re：0.01％，餘量為al及不可避免的雜質。

上述電力線路金具用高強度鋁合金的製造方法，包括以下步驟：

(1)將原材料配比後，升溫到280℃以上，預熱3h，消除金屬中的雜質氣體；

(2)將各原材料投入至感應熔爐中於840℃下加熱熔化成鋁合金熔液，保溫16min，將鋁合金熔液的溫度調整至760℃，加入精煉劑，除雜精煉並進行除氣，精煉除氣結束後靜置15min，然後進行扒渣處理；

(3)將扒渣處理後的鋁合金熔液溫度降至720℃進行澆注，脫模後將所得鑄件冷卻至室溫，再以30℃/min的速度升溫至460℃，保溫2h，隨爐冷卻至320℃，再空冷至室溫，然後再以16℃/min的速度升溫至280℃，保溫1h，取出，水冷至室溫，即得所述高強度鋁合金。

實施例4：

一種電力線路金具用高強度鋁合金，由以下重量百分比的成分組成：si：7.2％、mn：0.38％、mg：1.2％、zr：0.1％、cu：0.8％、ni：0.15％、re：0.006％，餘量為al及不可避免的雜質。

上述電力線路金具用高強度鋁合金的製造方法同實施例1。

實施例5：

一種電力線路金具用高強度鋁合金，由以下重量百分比的成分組成：si：8.5％、mn：0.35％、mg：1.2％、zr：0.14％、cu：1.5％、ni：0.25％、re：0.008％，餘量為al及不可避免的雜質。

上述電力線路金具用高強度鋁合金的製造方法同實施例2。

以上實施例僅用以說明本發明的技術方案，而非對其限制；儘管參照前述實施例對本發明進行了詳細的說明，本領域的普通技術人員應當理解：其依然可以對前述各實施例所記載的技術方案進行修改，或者對其中部分技術特徵進行等同替換；而這些修改或者替換，並不使相應技術方案的本質脫離本發明各實施例技術方案的精神和範圍。