浅析挤出硬铝铜排的行业发展

国内外对于耐热铝合金和中强度铝合金导体材料的研究较多，制备工艺成熟。相比而言，对于高导电率硬铝合金及其导线的研究较少。武汉理工大学对高强度高导电率铸造铝合金进行了研究，研究结果表明通过合金元素优化配比、改善热处理工艺和复合变质可以显著提高铸造铝合金力学性能和导电率；昆明理工大学通过同时添加硼和稀土元素，结合生产工艺及设备优化，达到了提高电工圆铝杆的力学性能、降低电阻率以及改善电工圆铝杆性能的目的；大连理工大学对电工铝的成分优化进行了研究，认为电工用工业纯铝的成分优化可以用“添加硼、限制Si、放宽Fe含量”来概括；福州大学研究了电工铝杆用高效排杂净化熔剂及其处理效果，研究结果表明熔剂组成对电工铝合金的净化效果具有重要的影响，应对其进行合理设计，从而提高电工圆铝杆的力学性能与导电性能；2010年，无锡华能电缆有限公司申请了《一种高导电率硬铝导线及制造方法》发明专利，公开了一种高导电率硬铝导线及其制造方法，该硬铝线配合中心加强构件绞合制造出导电率不小于63%IACS、强度不小于160MPa的高导电率硬铝导线；2013年，东南大学申请了《一种高导电率稀土硬铝导线及制备方法》发明专利，公开了高导电率稀土硬铝导线的组分，同时还公开了该高导电率稀土硬铝导线的制备方法，主要是选配铝锭，熔炼，再进行硼化、精炼等处理，制得导电率为63%IACS、抗拉强度为160MPa的硬铝导线。

电工圆铝杆的生产都是采用连铸连轧的生产技术，生产工序主要是铝合金熔炼、铝液净化、铸锭和轧制。对于硅含量小于0.08%的铝液，合适的铁硅比可以获得合格的电工铝产品，在高铁硅元素含量的铝液中加入适量的Al－B合金和稀土中间合金可以使产品的力学性能和导电性能满足要求。韦良杰等通过二次精炼的方式净化铝液，控制合金成分，连续铸造是需要浇注温度、浇注速度与冷却速度3个工艺参数合理匹配的过程，连续轧制过程中也需要合适的轧制温度和轧制速度。实际生产过程中根据不同电工铝的型号将开轧温度一般设在480～520℃，终轧温度为300～360℃。但是，高导电率硬铝合金材料及相关导线的制备工艺较复杂、生产使用成本较高，现有的制备工艺已无法满足高导电率硬铝合金的制备要求，具备生产能力的厂家非常少。

为了增加高导电率硬铝合金导体材料的实际应用性，有必要对高导电率铝合金的成分体系及其制备工艺进行更为深入系统的研究。因此，发展高导电率硬铝合金一方面应从调整铝合金的成分、控制敏感元素以及添加微量合金元素等方法获得更加优良的高导电率硬铝合金的成分着手研究，另一方面应从优化硬铝合金的制备工艺、简化生产工艺、降低生产成本的思路进行。

国网智能电网研究院电工导体材料项目组按照上述发展思路，初步对Al－B－Zr－Re体系硬铝合金的成分进行了摸索。

通过常规熔炼工艺熔炼后浇铸成Φ45mm的硬铝合金锭；合金锭在400℃保温1h后通过挤压制成Φ9.5mm的圆杆；硬铝圆杆在拉丝机上通过15道次的冷拉拔，最后制备成Φ3.05mm的硬铝单丝。

从制备的硬铝单丝性能测试结果可以看出，随着Zr含量增加，硬铝单丝的导电率降低，抗拉强度增大，延伸率无明显变化趋势，高导电率硬铝单丝的综合性能明显提高。