CN115386769A - 轻量化新能源汽车用铝合金排及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种轻量化新能源汽车用铝合金排及其制备方法，铝合金排，由以下重量百分比的组分组成：镁0.4‑0.7%、硅0.3‑0.7%、硼0.01‑0.03%、钪0.1‑0.2%、铁0.1‑0.25%、铈0.03‑0.05%、镧0.03‑0.05%、杂质含量总和≤0.1%，余量为铝。生产铝合金排时所采用的特殊合金材料以及特殊工艺，能够提升铝合金排在受到外界高温或者高压情况下的蠕变性能。相对于铜芯导体，铝合金排的抗蠕变性能提高260‑300%。
Description
技术领域
本发明涉及新能源汽车快速充电技术领域，具体涉及一种轻量化新能源汽车用铝合金排及其制备方法。
背景技术
汽车电动化的过程中，电池、电机、电控“三电”取代了传统燃油车的动力系统，但整车重量也随之增加。“体重”一直是我国新能源汽车不能承受之重。国家先进轨道交通装备创新中心就认为，我国汽车轻量化严重落后于欧美，对标国外产品，我国电动乘用车普遍偏重10%-30%，电动商用车普遍偏重10%-15%，这些负担一直在挤压汽车的续航里程。国家政策层面已经开始着重发力，国务院印发的《中国制造2025》中就指出，轻量化技术是汽车的重点突破方向。《节能与新能源汽车技术路线图》则对汽车轻量化制订了明确的路线图。其中，新能源汽车的“减负”任务最重——2025年，整车质量比2015年减重20%，2030年减重35%。因此，轻量化是新能源汽车零部件的主攻技术路线之一。轻量化是目前新能源汽车实现节能减排的现实途径。
新能汽车普遍选用铜芯导体的车载高压电缆，而铝合金的密度2.703g/cm3，仅有铜密度8.92g/cm3的30.3%，我公司研发的铝合金排代替铜芯导体的车载高压电缆，是轻量化新能源汽车电控系统“减重”的重点突破方向，可代替电动汽车用铜芯车载高压电缆，广泛应用于电动汽车。铝合金排代替车间高压电缆，用于连接充电口与电池、电池内部、电池与发动机及其他元器件以及电池储能设备等领域，作为电力传输的载体。满足电动汽车布线空间小、大电流高电压、高低温环境多、散热不好、汽车行驶环境恶劣有盐雾和电磁场、有油污和化学品、以及环保安全等应用场合特点。
发明内容
本发明所的目的是提供一种轻量化新能源汽车用铝合金排及其制备方法，具有抗蠕变、高导电率、耐腐蚀等特性。
本发明为解决上述问题所采用的技术方案为：轻量化新能源汽车用铝合金排，由以下重量百分比的组分组成：镁0.4-0.7%、硅0.3-0.7%、硼0.01-0.03%、钪0.1-0.2%、铁0.1-0.25%、铈0.03-0.05%、镧0.03-0.05%、杂质含量总和≤0.1%，余量为铝。
本发明中，轻量化新能源汽车用铝合金排的制备方法，包括以下步骤：除镁之外，根据权利要求1各组分的含量混合熔炼成合金液，合金液的温度为740±10℃，合金液保温静置后借助放流流槽进行放流，由流槽依次流过上浇包、中间浇包、下浇包后，水平浇入连铸机中进行连续铸造，在冷却水的冷却作用下制得铝合金线锭，铝合金线锭进入热连轧机组中轧制成Ф15mm大截面铝合金杆，表面进行除油处理后，自然失效48h以上；
S2.采用两台抛光机对铝合金杆的表面进行打磨，连续挤压，控制挤压机转速3.0-3.5r/min，铝合金坯杆进入挤压轮轮槽，半熔融状态的铝合金通过模口挤出铝合金排；
S3.挤压后的铝合金排，采用250-300℃的高温热处理，保持6h后，随炉冷却到室温。
本发明的S1中，将纯度为99.8%的纯铝投入熔铝炉熔炼，控制炉内铝液温度740±10℃，将铈、镧、钪、铝硅合金、铝硼合金、铝铁合金中间合金投入熔铝炉熔炼，控制炉内合金液温度不超过730℃，Mg锭用铁笼压入合金液内部；开启电磁搅拌20-30min，采用氮气喷粉精炼工艺，合金液温度710-730℃时出炉熔炼成铸锭，将熔炼成的铸锭置于熔炼炉中再次熔炼为合金液。
其中，氮气喷粉精炼工艺：精炼剂用量为1.5kg/t，精炼温度为740±10℃，精炼时间30-40min，静置时间30min，铸造开始保温炉温度780±10℃。
对熔炼后的合金液成分进行取样分析，根据权利要求1各组分的含量，确定各组分加入量，取样分析：熔体合金化后，精炼10-15min，开启电磁搅拌20min进行取样，取样温度不低于730℃，应在炉子中部液面1/2深处左中右取三个，试样元素偏差不得超过0.01%，否则应重新搅拌后取样。
本发明中，进入热轧机的铝合金线锭连铸连轧11-13道次。
本发明的铝合金排中添加有铈、镧，能够与合金中其他元素形成高熔点稀土化合物，弥散分布于基体中，使晶粒尺寸减小，晶界增多，经冷拉变形以后，位错进一步增殖，从而增加了位错运动阻碍的数目，使其在外力作用下不易开裂，提高了合金的强度；同时，能够改善铝合金排的抗腐蚀性能。综合比较之下，铝合金排的抗腐蚀性能大大优于铜芯导体。
稀土元素在合金中起到了净化基体的作用，减少了合金的杂质，减弱了晶格畸变，降低了电子散射几率，从而提高了合金的导电性能。
生产铝合金排时所采用的特殊合金材料以及特殊工艺，能够提升铝合金排在受到外界高温或者高压情况下的蠕变性能。相对于铜芯导体，铝合金排的抗蠕变性能提高260-300%。
铝合金排中加入了镁、硅、钪元素，同时其采用特殊的生产工艺，特殊的生产设备，既保证了铝合金的柔韧性，又大大提高了铝合金的强度。
铝合金排采用特殊的生产工艺，导电率可达到60.5%，比常规铝合金59%的导电率提高1.5%。
具体实施方式
下面结合具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。本发明的实施例是为了示例和描述起见而给出的，而并不是无遗漏的或者将本发明限于所公开的形式。
轻量化新能源汽车用铝合金排，由以下重量百分比的组分组成：镁0.4-0.7%、硅0.3-0.7%、硼0.01-0.03%、钪0.1-0.2%、铁0.1-0.25%、铈0.03-0.05%、镧0.03-0.05%、杂质含量总和≤0.1%，余量为铝。
实施例1
轻量化新能源汽车用铝合金排的制备方法，包括以下步骤：
步骤一、将纯度为99.8%的纯铝投入熔铝炉熔炼，控制炉内铝液温度750℃，将铈、镧、钪、铝硅合金、铝硼合金、铝铁合金中间合金投入熔铝炉熔炼，控制炉内合金液温度不超过730℃，Mg锭用铁笼压入合金液内部；开启电磁搅拌20min，采用氮气喷粉精炼工艺，合金液温度710℃时出炉熔炼成铸锭，将熔炼成的铸锭置于熔炼炉中再次熔炼为合金液。氮气喷粉精炼工艺：精炼剂用量为1.5kg/t，精炼温度为750℃，精炼时间30min，静置时间30min。
对熔炼后的合金液成分进行取样分析，根据权利要求1各组分的含量，确定各组分加入量，取样分析：熔体合金化后，精炼10min，开启电磁搅拌20min进行取样，取样温度不低于730℃，应在炉子中部液面1/2深处左中右取三个，试样元素偏差不得超过0.01%，否则应重新搅拌后取样。
将熔炼成的铸锭置于熔炼炉中熔炼为合金液，合金液的温度为750℃，保温静置后借助放流流槽进行放流，由流槽依次流过上浇包、中间浇包、下浇包后，水平浇入连铸机中进行连续铸造，在冷却水的冷却作用下制得铝合金线锭，铝合金线锭在均热炉中保温一定时间后直接进入热连轧机组中轧制成Ф15mm大截面铝合金杆，表面进行除油处理后，自然时效48h以上；进入热轧机的铝合金线锭连铸连轧11道次，每一道次中，热连轧机组中的上辊与下辊的转速比为1：1.2。铝合金排由以下重量百分比的组分组成：镁0.4%、硅0.3%、硼0.01%、钪0.1%、铁0.15%、铈0.04%、镧0.05%、杂质含量总和≤0.1%，余量为铝。铝合金线锭保温后进行热轧，由于轧辊速度不同而产生剪切应变，位错从晶粒内部到达晶粒边界，使晶粒细化，提高抗蠕变性和耐腐蚀性。
铸造温度为695℃，铸造温度低会影响铝液的流动性和填充性，铸造温度过高会增大铸坯热裂倾向。
步骤二、采用400挤压机连续挤压，采用两台抛光机对铝合金杆的表面进行打磨，以去除铝合金杆表面的氧化皮层，控制挤压机转速3.5r/min，铝合金坯杆进入挤压轮轮槽，由于槽壁的摩擦力作用被牵引到由挤压轮和腔体形成的弧形挤压腔内，在摩擦力产生的高压和高温作用下，实现动态再结晶，形成晶粒细小、均匀的金相组织，半熔融状态的铝合金通过模口挤出35.1mm*5.4mm的铝合金排，使细化的晶粒能够分布均匀，甚至能够形成等轴晶粒，晶粒平均尺寸能够达到50μm。
步骤三、挤压后的铝合金排，采用300℃的高温热处理，保持6h后，随炉冷却到室温，在热处理过程中，固溶体发生分解，第二相质发生聚集，以消除铝合金排内部应力，增强耐腐蚀性，提高导电率，抗拉强度在115MPa以上，导电率达到60.5%IACS以上。
采用氩气进行在线除气处理。气体流量为1.8m3/min，气体压力01.2bar。
采用30ppi陶瓷过滤板进行铝液在线过滤，提高铝液纯净度。
通过以上熔体处理工艺的优化设计，使除气箱进口含氢量控制0.35ml/100gAl以下，除气效率35%以上，除气箱出口氢含量低于0.20ml/100gAl。
Mg：Si=1.3，Si过剩，Si与Mg形成Mg2Si强化相后，过剩的Si与Fe发生反应，起到二次强化作用，不会有过量游离Si元素存在。
检查后无铸坯裂纹、缩孔、绕线不均等缺陷。
实施例2
轻量化新能源汽车用铝合金排的制备方法，包括以下步骤：
步骤一、将纯度为99.8%的纯铝投入熔铝炉熔炼，控制炉内铝液温度730℃，将铈、镧、钪、铝硅合金、铝硼合金、铝铁合金中间合金投入熔铝炉熔炼，控制炉内合金液温度不超过730℃，Mg锭用铁笼压入合金液内部；开启电磁搅拌30min，采用氮气喷粉精炼工艺，合金液温度715℃时出炉熔炼成铸锭，将熔炼成的铸锭置于熔炼炉中再次熔炼为合金液。氮气喷粉精炼工艺：精炼剂用量为1.5kg/t，精炼温度为740℃，精炼时间35min，静置时间30min。
对熔炼后的合金液成分进行取样分析，根据权利要求1各组分的含量，确定各组分加入量，取样分析：熔体合金化后，精炼15min，开启电磁搅拌20min进行取样，取样温度不低于730℃，应在炉子中部液面1/2深处左中右取三个，试样元素偏差不得超过0.01%，否则应重新搅拌后取样。
将熔炼成的铸锭置于熔炼炉中熔炼为合金液，合金液的温度为730℃，保温静置后借助放流流槽进行放流，由流槽依次流过上浇包、中间浇包、下浇包后，水平浇入连铸机中进行连续铸造，在冷却水的冷却作用下制得铝合金线锭，铝合金线锭在均热炉中保温一定时间后直接进入热连轧机组中轧制成Ф15mm大截面铝合金杆，表面进行除油处理后，自然时效48h以上；进入热轧机的铝合金线锭连铸连轧12道次，每一道次中，热连轧机组中的上辊与下辊的转速比为1：1.22。其中，铝合金排，由以下重量百分比的组分组成：镁0.7%、硅0.54%、硼-0.03%、钪0.15%、铁0.2%、铈0.03%、镧0.03%、杂质含量总和≤0.1%，余量为铝。过剩的Si与Fe发生反应，生成α-Al-Fe-Si二次强化相。钪在铝合金中起到晶粒细化作用，并可改善铸造性能。
铸造温度为715℃。
步骤二、采用400挤压机连续挤压，采用两台抛光机对铝合金杆的表面进行打磨，以去除铝合金杆表面的氧化皮层，控制挤压机转速3.0r/min，铝合金坯杆进入挤压轮轮槽，由于槽壁的摩擦力作用被牵引到由挤压轮和腔体形成的弧形挤压腔内，在摩擦力产生的高压和高温作用下，半熔融状态的铝合金通过模口挤出35.1mm*5.4mm的铝合金排。
步骤三、挤压后的铝合金排，采用275℃的高温热处理，保持6h后，随炉冷却到室温。
采用氩气进行在线除气处理。气体流量为1.2m3/min，气体压力0.8bar。
采用30ppi陶瓷过滤板进行铝液在线过滤，提高铝液纯净度。
通过以上熔体处理工艺的优化设计，使除气箱进口含氢量控制0.35ml/100gAl以下，除气效率35%以上，除气箱出口氢含量低于0.20ml/100gAl。
抗拉强度在118MPa以上，导电率达到60.9%IACS以上。
实施例3
轻量化新能源汽车用铝合金排的制备方法，包括以下步骤：
步骤一、将纯度为99.8%的纯铝投入熔铝炉熔炼，控制炉内铝液温度730℃，将铈、镧、钪、铝硅合金、铝硼合金、铝铁合金中间合金投入熔铝炉熔炼，控制炉内合金液温度不超过730℃，Mg锭用铁笼压入合金液内部；开启电磁搅拌25min，采用氮气喷粉精炼工艺，合金液温度730℃时出炉熔炼成铸锭，将熔炼成的铸锭置于熔炼炉中再次熔炼为合金液。氮气喷粉精炼工艺：精炼剂用量为1.5kg/t，精炼温度为730℃，精炼时间40min，静置时间30min。
对熔炼后的合金液成分进行取样分析，根据权利要求1各组分的含量，确定各组分加入量，取样分析：熔体合金化后，精炼15min，开启电磁搅拌20min进行取样，取样温度不低于730℃，应在炉子中部液面1/2深处左中右取三个，试样元素偏差不得超过0.01%，否则应重新搅拌后取样。
将熔炼成的铸锭置于熔炼炉中熔炼为合金液，合金液的温度为730℃，保温静置后借助放流流槽进行放流，由流槽依次流过上浇包、中间浇包、下浇包后，水平浇入连铸机中进行连续铸造，在冷却水的冷却作用下制得铝合金线锭，铝合金线锭在均热炉中保温一定时间后直接进入热连轧机组中轧制成Ф15mm大截面铝合金杆，表面进行除油处理后，自然时效48h以上；进入热轧机的铝合金线锭连铸连轧13道次，每一道次中，热连轧机组中的上辊与下辊的转速比为1：1.25。其中，铝合金排，由以下重量百分比的组分组成：镁0.4%、硅0.5%、硼0.02%、钪0.1-0.2%、铁0.25%、铈0.03%、镧0.03%、杂质含量总和≤0.1%，余量为铝。过剩的Si与Fe发生反应，生成α-Al-Fe-Si二次强化相。钪在铝合金中起到晶粒细化作用，并可改善铸造性能。
铸造温度为705℃。
步骤二、采用400挤压机连续挤压，采用两台抛光机对铝合金杆的表面进行打磨，以去除铝合金杆表面的氧化皮层，控制挤压机转速3.3r/min，铝合金坯杆进入挤压轮轮槽，由于槽壁的摩擦力作用被牵引到由挤压轮和腔体形成的弧形挤压腔内，在摩擦力产生的高压和高温作用下，半熔融状态的铝合金通过模口挤出35.1mm*5.4mm的铝合金排。
步骤三、挤压后的铝合金排，采用280℃的高温热处理，保持6h后，随炉冷却到室温。
采用氩气进行在线除气处理。气体流量为1.2-1.8m3/min，气体压力0.8-1.2bar。
采用30ppi陶瓷过滤板进行铝液在线过滤，提高铝液纯净度。
通过以上熔体处理工艺的优化设计，使除气箱进口含氢量控制0.35ml/100gAl以下，除气效率35%以上，除气箱出口氢含量低于0.20ml/100gAl。
抗拉强度在118MPa以上，导电率达到61.2%IACS以上。
实施例4
轻量化新能源汽车用铝合金排的制备方法，包括以下步骤：
步骤一、将纯度为99.8%的纯铝投入熔铝炉熔炼，控制炉内铝液温度730℃，将铈、镧、钪、铝硅合金、铝硼合金、铝铁合金中间合金投入熔铝炉熔炼，控制炉内合金液温度不超过730℃，Mg锭用铁笼压入合金液内部；开启电磁搅拌28min，采用氮气喷粉精炼工艺，合金液温度720℃时出炉熔炼成铸锭，将熔炼成的铸锭置于熔炼炉中再次熔炼为合金液。氮气喷粉精炼工艺：精炼剂用量为1.5kg/t，精炼温度为748℃，精炼时间38min，静置时间30min。
对熔炼后的合金液成分进行取样分析，根据权利要求1各组分的含量，确定各组分加入量，取样分析：熔体合金化后，精炼11min，开启电磁搅拌20min进行取样，取样温度不低于730℃，应在炉子中部液面1/2深处左中右取三个，试样元素偏差不得超过0.01%，否则应重新搅拌后取样。
将熔炼成的铸锭置于熔炼炉中熔炼为合金液，合金液的温度为730℃，保温静置后借助放流流槽进行放流，由流槽依次流过上浇包、中间浇包、下浇包后，水平浇入连铸机中进行连续铸造，在冷却水的冷却作用下制得铝合金线锭，铝合金线锭在均热炉中保温一定时间后直接进入热连轧机组中轧制成Ф15mm大截面铝合金杆，表面进行除油处理后，自然时效48h以上；进入热轧机的铝合金线锭连铸连轧11道次，每一道次中，热连轧机组中的上辊与下辊的转速比为1：1.2。
其中，铝合金排，由以下重量百分比的组分组成：镁0.6%、硅0.6%、硼0.01%、钪0.1%、铁0.15%、铈0.04%、镧0.03%、杂质含量总和≤0.1%，余量为铝。
步骤二、采用400挤压机连续挤压，采用两台抛光机对铝合金杆的表面进行打磨，以去除铝合金杆表面的氧化皮层，控制挤压机转速3.4r/min，铝合金坯杆进入挤压轮轮槽，由于槽壁的摩擦力作用被牵引到由挤压轮和腔体形成的弧形挤压腔内，在摩擦力产生的高压和高温作用下，半熔融状态的铝合金通过模口挤出35.1mm*5.4mm的铝合金排。
步骤三、挤压后的铝合金排，采用250℃的高温热处理，保持6h后，随炉冷却到室温。
抗拉强度在122MPa以上，导电率达到60.8%IACS以上。
连铸连轧轧过程中，必须保证所有的机架具有相同冷却和润滑，否则从一个机架到另一个机架轧辊和辊片之间的滑动是不均匀的和不稳定的，一个不均匀的和不稳定的轧制条件将导致差的坏料和铝杆断裂和内部杆的质量缺陷。在轧制过程中，乳化液喷射到轧辊和轧件上，其中，进轧温度为535±10℃，出轧温度为300-340℃，退火乳液水的温度在30-40℃，收线杆的温度在90±10℃。乳液浓度控制在18-20%，乳液温度控制在55±10℃，压力控制在0.3pa，精轧机乳液开度可减小，以提高出杆温度，利于后续淬火强化。
过高的铸造速度会使液穴加深，增加组织疏松及铸坯热裂倾向；铸造速度过低则会降低生产效率，进轧温度过低，增加轧制时变形抗力，设计本发明浇铸速度为3吨/小时。
采用氩气进行在线除气处理。气体流量为1.2-1.8m3/min，气体压力0.8-1.2bar。
采用30ppi陶瓷过滤板进行铝液在线过滤，提高铝液纯净度。
通过以上熔体处理工艺的优化设计，使除气箱进口含氢量控制0.35ml/100gAl以下，除气效率35%以上，除气箱出口氢含量低于0.20ml/100gAl。
Claims (6)
1.轻量化新能源汽车用铝合金排，其特征在于：由以下重量百分比的组分组成：镁0.4-0.7%、硅0.3-0.7%、硼0.01-0.03%、钪0.1-0.2%、铁0.1-0.25%、铈0.03-0.05%、镧0.03-0.05%、杂质含量总和≤0.1%，余量为铝。
2.制备如权利要求1所述的轻量化新能源汽车用铝合金排的方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1.除镁之外，根据权利要求1各组分的含量混合熔炼成合金液，合金液的温度为740±10℃，合金液保温静置后借助放流流槽进行放流，由流槽依次流过上浇包、中间浇包、下浇包后，水平浇入连铸机中进行连续铸造，在冷却水的冷却作用下制得铝合金线锭，铝合金线锭进入热连轧机组中轧制成Ф15mm大截面铝合金杆，表面进行除油处理后，自然失效48h以上；
S2.采用两台抛光机对铝合金杆的表面进行打磨，连续挤压，控制挤压机转速3.0-3.5r/min，铝合金坯杆进入挤压轮轮槽，半熔融状态的铝合金通过模口挤出铝合金排；
S3.挤压后的铝合金排，采用250-300℃的高温热处理，保持6h后，随炉冷却到室温。
3.如权利要求2所述的轻量化新能源汽车用铝合金排的制备方法，其特征在于：S1中，将纯度为99.8%的纯铝投入熔铝炉熔炼，控制炉内铝液温度740±10℃，将铈、镧、钪、铝硅合金、铝硼合金、铝铁合金中间合金投入熔铝炉熔炼，控制炉内合金液温度不超过730℃，Mg锭用铁笼压入合金液内部；开启电磁搅拌20-30min，采用氮气喷粉精炼工艺，合金液温度710-730℃时出炉熔炼成铸锭，将熔炼成的铸锭置于熔炼炉中再次熔炼为合金液。
4.如权利要求3所述的轻量化新能源汽车用铝合金排的制备方法，其特征在于：氮气喷粉精炼工艺：精炼剂用量为1.5kg/t，精炼温度为740±10℃，精炼时间30-40min，静置时间30min，铸造开始保温炉温度780±10℃。
5.如权利要求2所述的轻量化新能源汽车用铝合金排的制备方法，其特征在于：对熔炼后的合金液成分进行取样分析，根据权利要求1各组分的含量，确定各组分加入量，取样分析：熔体合金化后，精炼10-15min，开启电磁搅拌20min进行取样，取样温度不低于730℃，应在炉子中部液面1/2深处左中右取三个，试样元素偏差不得超过0.01%，否则应重新搅拌后取样。
6.如权利要求2所述的轻量化新能源汽车用铝合金排的制备方法，其特征在于：进入热轧机的铝合金线锭连铸连轧11-13道次。
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Citations (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2006206932A (ja) * | 2005-01-25 | 2006-08-10 | Kobe Steel Ltd | 成形用アルミニウム合金板の製造方法 |
| JP2008223108A (ja) * | 2007-03-14 | 2008-09-25 | Kobe Steel Ltd | アルミニウム合金鍛造材およびその製造方法 |
| CN103820685A (zh) * | 2014-02-20 | 2014-05-28 | 无锡华能电缆有限公司 | 导电率60%iacs中强度铝合金线及其制备方法 |
| CN105803276A (zh) * | 2016-03-24 | 2016-07-27 | 全球能源互联网研究院 | 一种导电单丝 |
| CN106119612A (zh) * | 2016-06-14 | 2016-11-16 | 江苏亨通电力特种导线有限公司 | 一种中强度铝合金材料及其制备方法 |
| CN110735073A (zh) * | 2019-11-04 | 2020-01-31 | 苏州大学 | 一种高质量6系铝合金挤压铸坯及其制备方法 |
| EP3666915A1 (en) * | 2018-12-11 | 2020-06-17 | Constellium Neuf Brisach | Method of making 6xxx aluminium sheets with high surface quality |
| CN111826559A (zh) * | 2020-06-05 | 2020-10-27 | 全球能源互联网研究院有限公司 | 一种铝-镁-硅-钪-硼合金单丝及制备方法 |
| CN114231803A (zh) * | 2021-12-23 | 2022-03-25 | 江苏中天科技股份有限公司 | 一种新型高强高导铝合金单丝及其制备方法 |
-
2022
- 2022-08-30 CN CN202211043835.6A patent/CN115386769A/zh active Pending
Patent Citations (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2006206932A (ja) * | 2005-01-25 | 2006-08-10 | Kobe Steel Ltd | 成形用アルミニウム合金板の製造方法 |
| JP2008223108A (ja) * | 2007-03-14 | 2008-09-25 | Kobe Steel Ltd | アルミニウム合金鍛造材およびその製造方法 |
| CN103820685A (zh) * | 2014-02-20 | 2014-05-28 | 无锡华能电缆有限公司 | 导电率60%iacs中强度铝合金线及其制备方法 |
| CN105803276A (zh) * | 2016-03-24 | 2016-07-27 | 全球能源互联网研究院 | 一种导电单丝 |
| CN106119612A (zh) * | 2016-06-14 | 2016-11-16 | 江苏亨通电力特种导线有限公司 | 一种中强度铝合金材料及其制备方法 |
| EP3666915A1 (en) * | 2018-12-11 | 2020-06-17 | Constellium Neuf Brisach | Method of making 6xxx aluminium sheets with high surface quality |
| CN110735073A (zh) * | 2019-11-04 | 2020-01-31 | 苏州大学 | 一种高质量6系铝合金挤压铸坯及其制备方法 |
| CN111826559A (zh) * | 2020-06-05 | 2020-10-27 | 全球能源互联网研究院有限公司 | 一种铝-镁-硅-钪-硼合金单丝及制备方法 |
| CN114231803A (zh) * | 2021-12-23 | 2022-03-25 | 江苏中天科技股份有限公司 | 一种新型高强高导铝合金单丝及其制备方法 |
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