本发明涉及合金技术领域，尤其是涉及一种超高压电力电缆的导体及其制备方法。
背景技术：
超高压电力电缆是指输送电压在275～800千伏的电缆。超高压电力电缆一般可以分为充油电缆和交联聚乙烯电缆；其中交联聚乙烯电缆具有介质损耗小、防火性能好、安装敷设方便等优点，逐渐成为发展的主流。以500kv的交联聚乙烯绝缘电缆为例，从导体开始向外依次包括导体屏蔽层、交联聚乙烯绝缘层、绝缘屏蔽层、阻水缓冲层、金属护层及外护套等。
目前，国内外电缆导体材质主要有铜芯、铝芯两种。铜芯电缆比铝芯电缆有明显的优势。主要体现在以下几点：(1)铜芯电缆导体电阻率低：铝的电阻率约是铜的1.68倍；(2)铜芯电缆导体弹性模量高，是铝芯电缆的1.63倍，可以弯曲、易延展。(3)铜芯电缆导体抗拉强度是铝芯电缆导体的2倍。(4)铜芯电缆抗腐蚀性能好。(5)铜芯电缆的载流量比铝芯电缆大：同截面的铜芯电缆要比铝芯电缆允许的载流量高30％左右。
但是，从经济角度考虑，铜价格比铝价格高很多，大概是铝的3倍左右；以2018年4月16日长江有色金属基本行情为例，1#铜的均价为50460元/吨，a00铝的均价为14450元/吨，铜的价格是铝的3.5倍，铝芯的经济优势明显。对于超高压电力电缆导体材质的选择，既需考虑经济性，更要考虑其较大截面特点和包含连接部位的可靠安全性，因此设计一种即能满足使用要求、又能降低成本的导体迫在眉睫。
技术实现要素：
针对现有技术存在的上述问题，本申请提供了一种超高压电力电缆用导体材料及其制备方法。本发明所得导体成本较纯铜导体低30～40％，电阻率低，抗拉强度大，弹性模量高，密度小，耐腐蚀性好，适用于作为超高压电缆的导体材料。
本发明的技术方案如下：
一种超高压电力电缆用导体材料，由如下质量百分数的元素组成：
al：65～75％；cu：20～30％；mg：2～3.5％；re：0.5～0.8％；in：0.3～0.5％；ce：0.1～0.2％；co：0.1～0.2％。
优选的，所述的超高压电力电缆用导体材料由如下质量百分数的元素组成：
al：69％；cu：27％；mg：2.7％；re：0.6％；in：0.4％；ce：0.15％；co：0.15％。
进一步的，上述超高压电力电缆用导体材料的制备方法包括如下步骤：
(1)将高纯铜锭投炉，升温至1200～1250℃，使铜锭完全熔化；然后加入高纯铝锭，加入量为所需al元素用量的30～40％；同时加入重量为全部al元素所需量的0.1～0.15％的精炼剂，进行第一次精炼30～40分钟，结束后进行扒渣，把表面的浮渣扒干净；
(2)然后加入所需用量一半的re以及剩余的al元素所需量的高纯铝锭，同时加入重量为全部al元素所需量的0.3～0.5wt％的精炼剂，进行第二次精炼30～40分钟，结束后进行扒渣；
(3)然后加入高纯mg、in金属原料，完全熔化后，加入重量为全部al元素所需量的0.05～0.15％的精炼剂，对铝液进行第三次精炼30～40分钟，结束进行扒渣；
(4)最后加入高纯ce、co金属原料和剩余的re合金，加入覆盖剂对合金液体进行保温，精炼30～40分钟，使铝液中杂、氢气进行上浮；清理杂质、准备铸造；
(5)铸造前进行二级除气和除渣，用测氢仪检测铝液的氢含量控制在0.05～0.06ml/100g；然后进行过滤袋初级过滤、过滤板二级过滤，连铸连轧获得杆料；
(6)对杆料进行回火处理，回火温度580～605℃；保温3～5小时，自然冷却到室温，随后在拉丝机中进行拉丝和退火，获得导体用单丝。
步骤(6)所述拉丝和退火是指连拉连退工艺，线速为25-30m/s，退火电流为4-5ka，电压为35-45v。
将步骤(6)中获得的导体用单丝进行多根绞合，制成超高压电力电缆所需的导体。
本发明有益的技术效果在于：
本发明通过优化合金的主体元素配比，集合了铜、铝、镁三者的优点，在合金熔炼的过程中，通过re细化晶粒、in软化合金、ce和co净化晶体的综合效果，获得的合金材料晶粒细小、结构均匀，最大程度的保持了主体元素的优越性，并进一步提升了整个材料的电阻率，抗拉强度，弹性模量，密度，耐腐蚀性等物理化学性能。
具体实施方式
下面结合实施例，对本发明进行具体描述。下述实施例中所用元素原料均为高纯原料，纯度在99.99％以上；所用精炼剂、覆盖剂均为市面上常规原料。
实施例1
本实施例提供的超高压电力电缆用导体材料，由如下质量百分数的元素组成：al：69％；cu：27％；mg：2.7％；re：0.6％；in：0.4％；ce：0.15％；co：0.15％。其制备方法包括如下步骤：
(1)将高纯铜锭投炉，升温至1220℃，使铜锭完全熔化；然后加入高纯铝锭，加入量为所需al元素用量的35％；同时加入重量为全部al元素所需量的0.12％的精炼剂，进行第一次精炼35分钟，结束后进行扒渣，把表面的浮渣扒干净；
(2)然后加入所需用量一半的re以及剩余的al元素所需量的高纯铝锭，同时加入重量为全部al元素所需量的0.4wt％的精炼剂，进行第二次精炼35分钟，结束后进行扒渣；
(3)然后加入高纯mg、in金属原料，完全熔化后，加入重量为全部al元素所需量的0.1％的精炼剂，对铝液进行第三次精炼35分钟，结束进行扒渣；
(4)最后加入高纯ce、co金属原料和剩余的re合金，加入覆盖剂对合金液体进行保温，精炼35分钟，使铝液中杂、氢气进行上浮；清理杂质、准备铸造；
(5)铸造前进行二级除气和除渣，用测氢仪检测铝液的氢含量控制在0.05～0.06ml/100g；然后进行过滤袋初级过滤、过滤板二级过滤，连铸连轧获得杆料；
(6)对杆料进行回火处理，回火温度580℃；保温5小时，自然冷却到室温，随后在拉丝机中进行拉丝和退火，获得导体用单丝。所述拉丝和退火是指连拉连退工艺，线速为25m/s，退火电流为4ka，电压为35v。
(7)将步骤(6)中获得的导体用单丝进行多根绞合，制成超高压电力电缆所需的导体。
实施例2
本实施例提供的超高压电力电缆用导体材料，由如下质量百分数的元素组成：al：65％；cu：30％；mg：3.5％；re：0.8％；in：0.3％；ce：0.2％；co：0.2％。其制备方法包括如下步骤：
(1)将高纯铜锭投炉，升温至1250℃，使铜锭完全熔化；然后加入高纯铝锭，加入量为所需al元素用量的30％；同时加入重量为全部al元素所需量的0.1％的精炼剂，进行第一次精炼30分钟，结束后进行扒渣，把表面的浮渣扒干净；
(2)然后加入所需用量一半的re以及剩余的al元素所需量的高纯铝锭，同时加入重量为全部al元素所需量的0.3wt％的精炼剂，进行第二次精炼30分钟，结束后进行扒渣；
(3)然后加入高纯mg、in金属原料，完全熔化后，加入重量为全部al元素所需量的0.05％的精炼剂，对铝液进行第三次精炼30分钟，结束进行扒渣；
(4)最后加入高纯ce、co金属原料和剩余的re合金，加入覆盖剂对合金液体进行保温，精炼30分钟，使铝液中杂、氢气进行上浮；清理杂质、准备铸造；
(5)铸造前进行二级除气和除渣，用测氢仪检测铝液的氢含量控制在0.05～0.06ml/100g；然后进行过滤袋初级过滤、过滤板二级过滤，连铸连轧获得杆料；
(6)对杆料进行回火处理，回火温度595℃；保温4小时，自然冷却到室温，随后在拉丝机中进行拉丝和退火，获得导体用单丝。所述拉丝和退火是指连拉连退工艺，线速为28m/s，退火电流为4.5ka，电压为40v。
(7)将步骤(6)中获得的导体用单丝进行多根绞合，制成超高压电力电缆所需的导体。
实施例3
本实施例提供的超高压电力电缆用导体材料，由如下质量百分数的元素组成：al：74.3％；cu：22.5％；mg：2％；re：0.5％；in：0.5％；ce：0.1％；co：0.1％。其制备方法包括如下步骤：
(1)将高纯铜锭投炉，升温至1200℃，使铜锭完全熔化；然后加入高纯铝锭，加入量为所需al元素用量的40％；同时加入重量为全部al元素所需量的0.15％的精炼剂，进行第一次精炼40分钟，结束后进行扒渣，把表面的浮渣扒干净；
(2)然后加入所需用量一半的re以及剩余的al元素所需量的高纯铝锭，同时加入重量为全部al元素所需量的0.5wt％的精炼剂，进行第二次精炼40分钟，结束后进行扒渣；
(3)然后加入高纯mg、in金属原料，完全熔化后，加入重量为全部al元素所需量的0.15％的精炼剂，对铝液进行第三次精炼40分钟，结束进行扒渣；
(4)最后加入高纯ce、co金属原料和剩余的re合金，加入覆盖剂对合金液体进行保温，精炼40分钟，使铝液中杂、氢气进行上浮；清理杂质、准备铸造；
(5)铸造前进行二级除气和除渣，用测氢仪检测铝液的氢含量控制在0.05～0.06ml/100g；然后进行过滤袋初级过滤、过滤板二级过滤，连铸连轧获得杆料；
(6)对杆料进行回火处理，回火温度605℃；保温3小时，自然冷却到室温，随后在拉丝机中进行拉丝和退火，获得导体用单丝。所述拉丝和退火是指连拉连退工艺，线速为30m/s，退火电流为5ka，电压为45v。
(7)将步骤(6)中获得的导体用单丝进行多根绞合，制成超高压电力电缆所需的导体。
测试例
对实施例1制备得到的杆料进行物理化学性能测试，测试方法按照常规电力电缆导体材料的测试标准进行，与纯铜和纯铝的性能对比如表1所示。
表1
从表1的数据可以看到，本发明电缆导体材料的性能在铝芯和铜芯之间，但是成本仅为铜芯的30～40％，具有很强的市场竞争力。