сплав на основе алюминия для электрических проводников

Формула изобретения

Сплав на основе алюминия для электрических проводников, содержащий железо, никель, бериллий, отличающийся тем, что он дополнительно содержит церий при следующем соотношении компонентов, мас. %:

Железо - 0,4-0,7

Никель - 0,4-0,7

Бериллий - 0,0001-0,005

Церий - 0,0001-0,005

Алюминий - Остальное

при этом соотношение железа к никелю составляет 1: 1.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к области металлургии и может быть использовано для изготовления электрических проводников, применяемых внутри зданий и помещений.

Известен сплав на основе алюминия, содержащий железо, кремний (Aluminum Standards and Data, 1986 Metric SI, the Aluminum Association, p. 85).

Недостатком этого сплава является низкая термическая стабильность, что снижает прочностные характеристики проводов при эксплуатации на критических токовых нагрузках, а также низкое сопротивление ползучести, что влечет за собой изменение формы и размеров под действием механических напряжений, а это приводит к нестабильности контактов. Кроме того, сплав характеризуется пониженной технологической пластичностью при волочении проволоки из-за загрязненности металла окисными пленами вследствие интенсивного окисления поверхности расплава при плавке и литье слитков, а также из-за наличия интерметаллидов Аl₃Fе и AlFeSi.

Известен также сплав на основе алюминия, содержащий железо, никель и бериллий (SP 61003639, 09.01.1986). Добавки железа и никеля обеспечивают рост термической стабильности, а добавка бериллия частично уменьшает загрязненность металла окисными пленами, что повышает технологическую пластичность сплава. Однако эти характеристики остаются недостаточно высокими из-за присутствия грубых интерметаллидов Al₃Fe или Аl₃Ni, а также из-за наличия окисных плен (хотя в меньшем количестве, чем у сплава-аналога), прототип.

Недостатком этого сплава является невысокое сопротивление ползучести и невысокая термическая стабильность, что повышает пожароопасность проводов, кроме того, сплав имеет недостаточную пластичность для производства проволоки и недостаточную гибкость для монтажа проводок.

Предлагается сплав на основе алюминия, содержащий железо, никель, бериллий, церий при соотношении компонентов (мас.%):

Железо - 0,4-0,7

Никель - 0,4-0,7

Бериллий - 0,0001-0,005

Церий - 0,0001-0,005

Алюминий - Остальное

при этом соотношение железа к никелю составляет 1:1.

Предлагаемый сплав отличается от прототипа тем, что он дополнительно содержит церий при соотношении компонентов (мас.%):

Железо - 0,4-0,7

Никель - 0,4-0,7

Бериллий - 0,0001-0,005

Церий - 0,0001-0,005

при этом соотношение железа к никелю составляет 1:1.

Технический результат - повышение термической стабильности, сопротивления ползучести, что снижает пожароопасность, а также повышение пластичности.

Дополнительное легирование церием усиливает действие бериллия, снижающего окисляемость алюминия, что позволяет избежать загрязнения металла окисными пленами. Соотношение содержания Fe:Ni=1 обеспечивает получение равномерной дисперсной глобулярной структуры с эвтектикой Al₉(Fe,Ni), и без интерметаллидов Аl₃Fе и Аl₃Ni, обусловливающую повышение термической стабильности и сопротивления ползучести при комнатной и повышенной температурах, что исключает рост переходного сопротивления, разогрев контактов и снижает пожароопасность. Отсутствие окисных плен и грубых интерметаллидов увеличивает пластичность, обеспечивает высокую технологичность при волочении проводов и их гибкость при монтаже.

Примеры.

Методом непрерывного литья были получены слитки диаметром 90 мм весом по 5 кг из предлагаемого сплава ( 1-3), а также из сплава-прототипа ( 4).

Расчетные составы сплавов приведены в табл. 1.

Слитки были отгомогенизированы, обточены и отпрессованы на прутки, из которых путем холодного волочения и последующего отпуска до состояния Н26 была получена проволока диаметром 2 мм, которая и была исследована.

Испытания на ползучесть проводились при комнатной температуре в течение 500 ч при напряжении 70 МПа. Сопротивление ползучести оценивали величиной остаточного удлинения.

Термическая стабильность структуры находится в прямой зависимости от температуры начала рекристаллизации, которую определяли металлографическим методом.

Загрязненность металла окисными пленами оценивали числом обрывов проволоки при холодном волочении.

Результаты исследований приведены в табл. 2 и 3.

Таким образом, предлагаемый сплав позволяет получить проволоку с повышенным сопротивлением ползучести и термической стабильностью и, как следствие, снижается пожароопасность электропроводки. Кроме того, предлагаемый сплав характеризуется высокой технологической пластичностью при волочении проволоки.