本文關(guān)鍵詞：第二相對(duì)鋁合金導(dǎo)電及力學(xué)性能的影響與調(diào)控

  更多相關(guān)文章： 鋁合金 導(dǎo)電性能 富Fe相 Al-8B-2C中間合金

【摘要】：隨著鋁合金在電力傳輸領(lǐng)域應(yīng)用的不斷推廣,對(duì)其導(dǎo)電性能的要求也越來(lái)越高。鋁合金在凝固及熱處理過(guò)程中會(huì)析出各種第二相,外加法亦可引入異相粒子,一直以來(lái)關(guān)于它們對(duì)鋁合金力學(xué)性能的影響研究較多,但其對(duì)鋁合金導(dǎo)電性能的影響尚不明確。因此,本文對(duì)導(dǎo)電鋁合金生產(chǎn)中較常見的富Fe相等第二相對(duì)合金電導(dǎo)率的影響進(jìn)行了研究,進(jìn)而為提高導(dǎo)電鋁合金的綜合性能和工業(yè)生產(chǎn)提供必要的技術(shù)支持。本文首先研究了導(dǎo)電鋁合金中富Fe相隨Si含量及熱處理工藝的演變規(guī)律及對(duì)合金電導(dǎo)率的影響,初步探討了鋁合金中富Fe相成分、形貌及分布對(duì)合金導(dǎo)電性能的影響。隨后,通過(guò)改變熱處理時(shí)間,研究6063鋁合金中時(shí)效相的形成及變化對(duì)合金電導(dǎo)率的影響。最后,通過(guò)在鋁合金中引入Al3BC等異相粒子,探索合金中外加異相粒子及其成分、形貌、分布對(duì)合金導(dǎo)電性能及拉伸性能的影響規(guī)律。本文的主要研究工作及總結(jié)如下：(1) Fe、Si成分調(diào)控對(duì)1070導(dǎo)電鋁第二相及合金性能的影響研究發(fā)現(xiàn),高純鋁中加入少量的Si元素,其電導(dǎo)率顯著下降。但在Al-0.1Si合金中加入一定量的Fe元素,基體中產(chǎn)生網(wǎng)狀α-Al8Fe2Si共晶相,合金的電導(dǎo)率增大α-Al8Fe2Si共晶相經(jīng)過(guò)高溫長(zhǎng)時(shí)間的均勻化處理后會(huì)發(fā)生形貌及成分演變,合金的室溫抗拉強(qiáng)度及電導(dǎo)率均明顯提高。分析發(fā)現(xiàn),α-Al8Fe2Si共晶相的演變是一種溶解與再析出的過(guò)程,與合金中Fe、Si元素在高溫下的擴(kuò)散過(guò)程以及相界面處的晶格缺陷有關(guān),提高合金的均勻化溫度以及添加晶粒細(xì)化劑等方法均可大幅度縮短其演變所需時(shí)間。(2) Al-Mg-Si合金中第二相的形成對(duì)合金導(dǎo)電性能的影響首先,研究了固溶及時(shí)效溫度對(duì)Al-0.5Mg-0.35Si合金電導(dǎo)率的影響。研究發(fā)現(xiàn),合金的強(qiáng)度與電導(dǎo)率在一定時(shí)間內(nèi)隨時(shí)效時(shí)間延長(zhǎng)而提高。另外,在相同的時(shí)效溫度和時(shí)間下,提高固溶溫度使合金電導(dǎo)率下降；相同的固溶條件下,提高時(shí)效溫度可以改善合金(相同時(shí)效時(shí)間下)的電導(dǎo)率,且合金的電導(dǎo)率與生成的彌散強(qiáng)化相的尺度相關(guān)。其次,研究表明Al-0.5Mg-0.35Si合金中加入Fe元素時(shí),其電導(dǎo)率隨Fe含量的增加而提高,但合金的強(qiáng)度與硬度隨Fe含量的增加而大幅度降低。研究發(fā)現(xiàn),Si元素在合金凝固過(guò)程中參與形成α-Al8Fe2Si共晶相,造成了固溶強(qiáng)化元素的損失,且損失的這部分Si難以重新固溶回a-A1基體中,因而時(shí)效后生成的彌散Mg2Si相減少,合金電導(dǎo)率升高,但力學(xué)性能有較大程度下降。進(jìn)一步研究發(fā)現(xiàn),合金的力學(xué)性能可在額外添加一定量的Si元素后得到提升。將Al-Mg-Si-Fe四元合金在固溶處理前進(jìn)行長(zhǎng)時(shí)間的均勻化處理(630℃),合金的電導(dǎo)率及力學(xué)性能均得到較大程度提升,研究認(rèn)為合金性能的提高與合金中α-Al8Fe2Si共晶相在均勻化時(shí)發(fā)生的形貌、成分演變有關(guān)。另外,研究還發(fā)現(xiàn),合金經(jīng)過(guò)均勻化處理后,其在高溫下的強(qiáng)度較Al-Mg-Si合金有較大提高。(3) Al-B-C中間合金對(duì)1070鋁合金電導(dǎo)率的影響在工業(yè)純鋁中添加3wt.%的Al-8B-2C中間合金后,不僅電導(dǎo)率提高了0.8%IACS(International Association of Classification Societies),而且合金的拉伸強(qiáng)度提高了43.9%。研究發(fā)現(xiàn),本實(shí)驗(yàn)采用的Al-8B-2C中間合金中含有Al3BC粒子及AlB2粒子。添加至工業(yè)純鋁中后,Al3BC異相粒子產(chǎn)生的細(xì)晶強(qiáng)化與彌散強(qiáng)化提高了合金的強(qiáng)度,A182異相粒子對(duì)過(guò)渡族雜質(zhì)元素的凈化作用降低了合金的電阻。兩種第二相粒子的協(xié)同作用使工業(yè)純鋁的力學(xué)與導(dǎo)電性能得以同時(shí)改善。
【關(guān)鍵詞】：鋁合金 導(dǎo)電性能 富Fe相 Al-8B-2C中間合金
【學(xué)位授予單位】：山東大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：TG146.21
【目錄】：

• 摘要10-12
• Abstract12-15
• 第一章 緒論15-27
• 1.1 引言15
• 1.2 鋁合金在電力工業(yè)的應(yīng)用現(xiàn)狀15-17
• 1.2.1 架空輸電用鋁合金導(dǎo)線及其發(fā)展15-16
• 1.2.2 鋼鋁復(fù)合導(dǎo)電軌材料的現(xiàn)狀及其發(fā)展16
• 1.2.3 導(dǎo)電用鋁合金及其發(fā)展16-17
• 1.3 金屬的導(dǎo)電性17-18
• 1.3.1 金屬的導(dǎo)電機(jī)理17-18
• 1.3.2 影響鋁合金導(dǎo)電性的因素18
• 1.4 金屬的強(qiáng)化18-19
• 1.4.1 固溶強(qiáng)化18-19
• 1.4.2 細(xì)晶強(qiáng)化19
• 1.4.3 形變強(qiáng)化19
• 1.4.4 第二相粒子強(qiáng)化19
• 1.5 影響導(dǎo)電鋁合金綜合性能的因素及提高途徑19-20
• 1.5.1 化學(xué)成分對(duì)導(dǎo)電鋁合金性能的影響19-20
• 1.5.2 氣體與夾雜對(duì)導(dǎo)電鋁合金性能的影響20
• 1.5.3 制備方法與工藝的影響20
• 1.6 本論文的研究意義及主要內(nèi)容20-21
• 參考文獻(xiàn)21-27
• 第二章 試驗(yàn)材料與研究方法27-33
• 2.1 引言27
• 2.2 技術(shù)路線27-28
• 2.3 試驗(yàn)用原材料28
• 2.4 試驗(yàn)設(shè)備和儀器28
• 2.5 試樣的制備與分析28-29
• 2.5.1 樣品制備28-29
• 2.5.2 樣品分析儀器29
• 2.6 材料性能測(cè)試29-33
• 2.6.1 電導(dǎo)率測(cè)試試驗(yàn)29-30
• 2.6.2 拉伸試驗(yàn)30
• 2.6.3 布氏硬度測(cè)試30-31
• 2.6.4 晶粒細(xì)化試驗(yàn)31-33
• 第三章 富Fe相形成及演變對(duì)高純鋁導(dǎo)電與力學(xué)性能的影響33-47
• 3.1 引言33
• 3.2 富Fe相形成對(duì)含Si高純鋁導(dǎo)電與力學(xué)性能的影響33-36
• 3.3 富Fe相演變過(guò)程及其對(duì)高純鋁電導(dǎo)率的影響36-39
• 3.4 富Fe相演變機(jī)理分析及影響因素39-44
• 3.4.1 富Fe相演變機(jī)理分析39-41
• 3.4.2 均勻化溫度對(duì)富Fe相演變的影響41-42
• 3.4.3 晶粒細(xì)化對(duì)富Fe相演變的影響42-44
• 3.5 本章小結(jié)44
• 參考文獻(xiàn)44-47
• 第四章 Al-Mg-Si合金中第二相的形成對(duì)合金電導(dǎo)率的影響47-61
• 4.1 引言47
• 4.2 Al-Mg-Si合金中彌散Mg_2Si相的形成對(duì)合金性能的影響47-49
• 4.3 Al-Mg-Si合金中富Fe相的形成對(duì)合金性能的影響49-55
• 4.3.1 Fe元素加入量的影響49-52
• 4.3.2 增加Si量對(duì)Al-Mg-Si-Fe合金性能的影響52-55
• 4.4 均勻化處理對(duì)Al-Mg-Si-Fe合金中富Fe相演變及合金性能的影響55-58
• 4.5 本章小結(jié)58-59
• 參考文獻(xiàn)59-61
• 第五章 Al-8B-2C中間合金對(duì)1070導(dǎo)電鋁綜合性能的影響61-71
• 5.1 引言61
• 5.2 Al-8B-2C中間合金的微觀組織與相組成61-62
• 5.3 添加Al-8B-2C中間合金對(duì)1070導(dǎo)電鋁性能的影響62-64
• 5.3.1 對(duì)導(dǎo)電性能的影響規(guī)律62-63
• 5.3.2 對(duì)力學(xué)性能的影響規(guī)律63-64
• 5.4 影響機(jī)理分析64-67
• 5.5 本章小結(jié)67
• 參考文獻(xiàn)67-71
• 第六章 結(jié)論71-73
• 致謝73-75
• 附錄75-77
• 附錄(Ⅰ) 發(fā)表論文75
• 附錄(Ⅱ) 參加學(xué)術(shù)會(huì)議75
• 附錄(Ⅲ) 參與科研項(xiàng)目75-76
• 附錄(Ⅳ) 所獲獎(jiǎng)勵(lì)76-77
• 學(xué)位論文評(píng)閱及答辯情況表77

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