一种高热稳定Al-Mn-Cu合金及其制备方法与应用

本发明涉及铝合金，具体涉及一种高热稳定al-mn-cu合金及其制备方法与应用。

背景技术：

1、铝合金由于其低密度、高比强度和良好的加工性能等广泛应用于架空电力线路。电力传输需求的增加会导致导线服役温度升高，这种温升会导致铝导线材料力学性能下降，降低电力线路的可靠性。因此，高强度高电导率的耐热铝合金导线材料的研发势在必行。

2、目前常用的耐热铝合金导线是al-zr系合金，zr元素的添加会在铝基体中形成弥散细小的l12亚稳态纳米al3zr粒子，能够阻碍晶界移动，从而使铝合金的再结晶温度提升至350~400℃，也即提高了铝合金的耐热性。为了进一步提高耐热al-zr导电合金的综合性能，可以使用sc、er、yb等元素对其进行微合金化处理，微合金化后，虽然合金强度提高，但其耐热性并没有显著改善，因此，如何进一步提高耐热性成为耐热导线发展的瓶颈。

技术实现思路

1、为了克服上述问题，本发明提供了一种高热稳定al-mn-cu合金及其制备方法与应用。

2、为实现上述技术目的，本发明采用如下技术方案：

3、本发明的第一个方面，提供了一种高热稳定al-mn-cu合金的制备方法，所述高热稳定al-mn-cu合金的组分的质量百分含量为mn 0.3 wt%~1.2 wt%，cu 0.2 wt%~3 wt%，w(cu)/w(mn)≥0.77，fe ≤0.2 wt%，si ≤0.2 wt%，ti ≤0.01 wt%，cr ≤0.01 wt%，v ≤0.01 wt%，zr ≤0.05 wt%，余量为al；

4、制备方法包括如下步骤：

5、按照组分的质量百分含量分别称取纯al、纯cu和al-10mn，进行合金熔炼，获得熔体；将熔体浇铸，得到铸态al-mn-cu合金；

6、将铸态al-mn-cu合金进行冷轧变形，变形量为85~90%，随后进行时效处理，获得高热稳定al-mn-cu合金。

7、在一种或多种实施方式中，合金熔炼时的温度为720~760℃。

8、优选地，合金熔炼的方法包括：

9、将纯al加热至720~760℃，随后加入纯cu和al-10mn，静置保温20~40 min使所有原料完全熔化，搅拌均匀，即可。

10、在一种或多种实施方式中，冷轧变形时采用双轧辊冷轧机进行冷轧，每道次变形量为2%~4%，通过多道次变形达到最终变形量85-90%。

11、在一种或多种实施方式中，时效处理的温度为300~450℃，时效处理的时间为75~100 h。

12、在一种或多种实施方式中，所述高热稳定al-mn-cu合金的组分的质量百分含量为mn 0.8 wt%，cu 0.7 wt%，fe ≤0.05 wt%，si ≤0.05 wt%，ti ≤0.01 wt%，cr ≤0.01wt%，v ≤0.01 wt%，zr ≤0.05 wt%，余量为al。

13、在一种或多种实施方式中，所述高热稳定al-mn-cu合金的组分的质量百分含量为mn 0.8 wt%，cu 1.2 wt%，fe ≤0.05 wt%，si ≤0.05 wt%，ti ≤0.01 wt%，cr ≤0.01wt%，v ≤0.01 wt%，zr ≤0.05 wt%，余量为al。

14、在一种或多种实施方式中，所述高热稳定al-mn-cu合金的组分的质量百分含量为mn 0.8 wt%，cu 1.6 wt%，fe ≤0.05 wt%，si ≤0.05 wt%，ti ≤0.01 wt%，cr ≤0.01wt%，v ≤0.01 wt%，zr ≤0.05 wt%，余量为al。

15、在一种或多种实施方式中，所述高热稳定al-mn-cu合金的组分的质量百分含量为mn 0.8 wt%，cu 2.0 wt%，fe ≤0.05 wt%，si ≤0.05 wt%，ti ≤0.01 wt%，cr ≤0.01wt%，v ≤0.01 wt%，zr ≤0.05 wt%，余量为al。

16、本发明的第二个方面，提供一种高热稳定al-mn-cu合金，其由第一方面所述的制备方法制备获得。

17、本发明的第三个方面，提供第二方面所述的高热稳定al-mn-cu合金作为铝合金导线的应用。

18、本发明的有益效果在于：

19、本发明通过调控al-mn-cu合金中的元素配比、冷轧变形结合后续时效处理，使固溶于铝基体的mn、cu元素充分脱溶析出；该工艺可在铝基体内析出大量细小弥散的t相（al20cu2mn3）强化颗粒，t相能够在高温下有效钉扎晶界、阻碍位错滑移，从而制备具有优异耐热性能的al-mn-cu合金。实验结果表明，本发明提供的al-mn-cu合金的耐热温度达到550℃以上，同时具有较高的强度和导电率。

1.一种高热稳定al-mn-cu合金的制备方法，其特征在于，所述高热稳定al-mn-cu合金的组分的质量百分含量为mn 0.3 wt%~1.2 wt%，cu 0.2 wt%~3 wt%，w(cu)/w(mn)≥0.77，fe ≤0.2 wt%，si ≤0.2 wt%，ti ≤0.01 wt%，cr ≤0.01 wt%，v ≤0.01 wt%，zr ≤0.05wt%，余量为al；

2.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，合金熔炼时的温度为720~760℃。

3.如权利要求2所述的制备方法，其特征在于，合金熔炼的方法包括：

4.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，冷轧变形时采用双轧辊冷轧机进行冷轧，每道次变形量为2%~4%。

5.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，时效处理的温度为300~450℃，时效处理的时间为75~100 h。

6.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述高热稳定al-mn-cu合金的组分的质量百分含量为mn 0.8 wt%，cu 0.7 wt%，fe ≤0.05 wt%，si ≤0.05 wt%，ti ≤0.01 wt%，cr ≤0.01 wt%，v ≤0.01 wt%，zr ≤0.05 wt%，余量为al；

7.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述高热稳定al-mn-cu合金的组分的质量百分含量为mn 0.8 wt%，cu 1.6 wt%，fe ≤0.05 wt%，si ≤0.05 wt%，ti ≤0.01 wt%，cr ≤0.01 wt%，v ≤0.01 wt%，zr ≤0.05 wt%，余量为al。

8.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述高热稳定al-mn-cu合金的组分的质量百分含量为mn 0.8 wt%，cu 2.0 wt%，fe ≤0.05 wt%，si ≤0.05 wt%，ti ≤0.01 wt%，cr ≤0.01 wt%，v ≤0.01 wt%，zr ≤0.05 wt%，余量为al。

9.一种高热稳定al-mn-cu合金，其特征在于，其由权利要求1~8任一项所述的制备方法制备获得。

10.权利要求9所述的高热稳定al-mn-cu合金作为铝合金导线的应用。