本文關(guān)鍵詞：Al-Mg-Si基導(dǎo)體材料組織和性能的研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：導(dǎo)體材料除了要有良好的導(dǎo)電性外,還要有一定的強(qiáng)度以支持其自身的重量和外來(lái)的自然載重。Al-Mg-Si系合金優(yōu)越的力學(xué)性能,使其在中重冰區(qū)、大跨越線路中優(yōu)勢(shì)明顯。但Al-Mg-Si系鋁合金導(dǎo)線仍存在一些問(wèn)題:○1 Al-Mg-Si系合金導(dǎo)電率較低。○2合金中的Mg2Si相往往以粗大的漢字狀形態(tài)出現(xiàn),使合金的室溫力學(xué)性能特別是延伸率下降,同時(shí)也會(huì)限制Mg2Si相對(duì)合金高溫性能的貢獻(xiàn)。○3鑄態(tài)組織晶粒粗大,機(jī)械性能有待提高。本文在常用高強(qiáng)鋁合金導(dǎo)體材料6201、6101的基礎(chǔ)上,調(diào)整鎂硅比例,并添加硼、稀土和鍶元素,以提高合金導(dǎo)電性。采用正交試驗(yàn),對(duì)Al-Mg-Si-B-Re-Sr材料的成分進(jìn)行優(yōu)化,并通過(guò)對(duì)鑄態(tài)合金的導(dǎo)電率、抗拉強(qiáng)度和伸長(zhǎng)率進(jìn)行評(píng)分,得出最佳合金成分Al-0.96Mg-0.6Si-0.05B-0.3Re-0.03Sr。對(duì)合金錠進(jìn)行不同溫度的均勻化處理,研究均勻化溫度和時(shí)間對(duì)合金顯微組織和性能的影響,確定最佳均勻化溫度和保溫時(shí)間為575℃,9h。將均勻化后的合金擠壓、拉拔,制備鋁合金線。固溶、時(shí)效處理后測(cè)試合金線性能。研究結(jié)果表明,各因素對(duì)合金導(dǎo)電率的影響顯著程度由大到小依次為:鎂硅比例、硼含量、鍶含量和稀土含量。對(duì)合金抗拉強(qiáng)度的影響顯著程度由大到小依次為:鎂硅比例、鍶含量、硼含量、稀土含量。對(duì)合金伸長(zhǎng)率的影響顯著程度由大到小依次為:鎂硅比例、硼含量、稀土含量、鍶含量。最優(yōu)合金Al-0.96Mg-0.6Si-0.05B-0.3Re-0.03Sr,鑄態(tài)時(shí)的導(dǎo)電率、抗拉強(qiáng)度和伸長(zhǎng)率分別為43.1%IACS,175MPa,12.9%。當(dāng)合金中鎂硅比例為1.5:1時(shí),合金組織中有粗大板塊狀初晶硅生成。初晶硅降低合金導(dǎo)電性、抗拉強(qiáng)度和伸長(zhǎng)率。當(dāng)合金中鎂硅比例為1.6:1和1.7:1時(shí),無(wú)初晶硅出現(xiàn)。質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.03%的鍶,能夠使網(wǎng)狀Mg2Si分散、細(xì)小,使AlFeSi由β-AlFeSi相轉(zhuǎn)變?yōu)棣?AlFeSi相,提高合金力學(xué)性能,改善合金加工性能。當(dāng)鍶含量超過(guò)0.1%時(shí),合金組織中出現(xiàn)針狀A(yù)l4Sr相,隨著鍶含量的增加,Al4Sr相增多,并且在晶界處偏聚,降低合金導(dǎo)電性能和力學(xué)性能。對(duì)最優(yōu)合金進(jìn)行不同溫度的均勻化處理,560℃保溫16h和575℃保溫9h,晶界處的偏析得到明顯改善,晶界變細(xì),第二相分散,合金顯微組織最佳,590℃保溫4h,合金出現(xiàn)過(guò)燒現(xiàn)象。當(dāng)均勻化溫度為560℃,保溫時(shí)間為16小時(shí)時(shí),合金導(dǎo)電率達(dá)到最大值,為55.6%IACS,比鑄態(tài)合金導(dǎo)電率(43.1%IACS)提高29.0%。當(dāng)均勻化溫度為575℃時(shí),保溫時(shí)間為9小時(shí)時(shí),合金導(dǎo)電率達(dá)到最大值,為55.5%IACS,比鑄態(tài)合金導(dǎo)電率(43.1%)提高28.7%。均勻化處理后,合金抗拉強(qiáng)度降低,伸長(zhǎng)率升高。560℃均勻化處理16h,合金抗拉強(qiáng)度為153MPa,伸長(zhǎng)率為13.1%,575℃均勻化處理9h,合金抗拉強(qiáng)度為166MPa,伸長(zhǎng)率為13%。擠壓后的Al-0.96Mg-0.6Si-0.05B-0.3Re-0.03Sr合金,晶粒在應(yīng)力作用下被拉長(zhǎng),沿?cái)D壓方向有較明顯的方向性。晶界處的粗大第二相,發(fā)生破碎,并沿?cái)D壓方向分布。冷拉后,晶粒呈明顯的纖維狀。350℃中間退火后,顯微組織變化不明顯。中間退火的鋁合金導(dǎo)線較未退火的鋁合金導(dǎo)線導(dǎo)電率和抗拉強(qiáng)度有所降低,伸長(zhǎng)率有所升高。合金線的抗拉強(qiáng)度隨著時(shí)效時(shí)間的延長(zhǎng),先增大后減小。時(shí)效溫度越高,合金線強(qiáng)度峰值越大,達(dá)到峰值所需時(shí)間越短。合金線的導(dǎo)電率,隨著時(shí)效溫度的增加,和時(shí)效時(shí)間的延長(zhǎng),逐漸增大。最佳固溶、時(shí)效參數(shù)為:550℃固溶處理0.5h,空冷,200℃時(shí)效處理12h。此時(shí)鋁合金導(dǎo)線性能最佳,抗拉強(qiáng)度、伸長(zhǎng)率和導(dǎo)電率分別為294MPa,10%,53.9%IACS。
【關(guān)鍵詞】：Al-Mg-Si 合金元素 均勻化處理 顯微組織 力學(xué)性能 導(dǎo)電率
【學(xué)位授予單位】：鄭州大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號(hào)】：TM24;TG146.21
【目錄】：

• 摘要4-6
• Abstract6-14
• 1 緒論14-26
• 1.1 引言14-15
• 1.2 鋁合金導(dǎo)線與Al-Mg-Si導(dǎo)體材料15-16
• 1.3 鋁合金導(dǎo)線性能的影響因素16-23
• 1.3.1 化學(xué)成分的影響16-17
• 1.3.2 組織結(jié)構(gòu)的影響17-18
• 1.3.3 加工工藝的影響18-21
• 1.3.4 雜質(zhì)、缺陷的影響21-22
• 1.3.5 使用環(huán)境的影響22-23
• 1.4 高強(qiáng)鋁合金導(dǎo)線的生產(chǎn)工藝23
• 1.5 研究?jī)?nèi)容23-26
• 1.5.1 目的和意義23-24
• 1.5.2 研究?jī)?nèi)容24-26
• 2 實(shí)驗(yàn)過(guò)程及研究方法26-33
• 2.1 Al-Mg-Si-B-Re-Sr導(dǎo)體材料的制備26-30
• 2.1.1 實(shí)驗(yàn)原料26
• 2.1.2 實(shí)驗(yàn)工具及設(shè)備26-28
• 2.1.3 合金熔煉28-30
• 2.2 Al-Mg-Si-B-Re-Sr導(dǎo)體材料的熱處理30
• 2.3 鋁合金線的制備工藝30-31
• 2.4 實(shí)驗(yàn)分析與檢測(cè)方法31
• 2.4.1 合金成分分析（IR）31
• 2.4.2 金相顯微組織觀察（OM）31
• 2.4.3 掃描電子顯微鏡觀察(SEM)及能譜分析(EDS)31
• 2.4.4 差熱分析（DSC）31
• 2.5 合金性能測(cè)試31-33
• 2.5.1 硬度試驗(yàn)31
• 2.5.2 拉伸試驗(yàn)31-32
• 2.5.3 電導(dǎo)率測(cè)試32-33
• 3 Al-Mg-Si-B-Re-Sr導(dǎo)體材料的優(yōu)化制備33-50
• 3.1 正交試驗(yàn)制備Al-Mg-Si-B-Re-Sr導(dǎo)體材料33-37
• 3.1.1 Al-Mg-Si-B-Re-Sr導(dǎo)體材料成分設(shè)計(jì)33-34
• 3.1.2 正交試驗(yàn)的設(shè)計(jì)34
• 3.1.3 正交試驗(yàn)的性能評(píng)分34-37
• 3.2 正交試驗(yàn)的驗(yàn)證試驗(yàn)37-44
• 3.2.1 合金顯微組織分析37-42
• 3.2.2 合金性能分析42-44
• 3.3 鍶元素作用機(jī)理的研究44-49
• 3.3.1 鍶對(duì)合金顯微組織的影響44-48
• 3.3.2 鍶對(duì)合金性能的影響48-49
• 3.4 本章小結(jié)49-50
• 4 均勻化處理對(duì)Al-Mg-Si-B-Re-Sr合金組織和性能的影響50-58
• 4.1 DSC分析50-51
• 4.2 均勻化處理對(duì)合金顯微組織的影響51-54
• 4.3 均勻化處理溫度對(duì)均勻化程度的影響54-55
• 4.4 均勻化參數(shù)對(duì)合金性能的影響55-57
• 4.4.1 均勻化參數(shù)對(duì)合金導(dǎo)電性的影響55-56
• 4.4.2 均勻化制度對(duì)合金強(qiáng)度和伸長(zhǎng)率的影響56-57
• 4.5 本章小結(jié)57-58
• 5 加工工藝對(duì)合金顯微組織和性能的影響58-69
• 5.1 擠壓對(duì)合金顯微組織的影響58-60
• 5.1.1 擠壓工藝參數(shù)設(shè)計(jì)58-59
• 5.1.2 擠壓生產(chǎn)工藝流程59
• 5.1.3 擠壓對(duì)合金顯微組織的影響59-60
• 5.2 拉拔對(duì)合金顯微組織和性能的影響60-63
• 5.2.1 拉拔工藝參數(shù)設(shè)計(jì)60-61
• 5.2.2 拉拔和中間退火對(duì)合金顯微組織的影響61-62
• 5.2.3 中間退火對(duì)鋁合金導(dǎo)線性能的影響62-63
• 5.3 固溶、時(shí)效處理63-68
• 5.3.1 時(shí)效溫度和時(shí)間對(duì)合金性能的影響63-66
• 5.3.2 冷卻方式對(duì)合金性能的影響66-68
• 5.4 本章小結(jié)68-69
• 6 主要結(jié)論69-71
• 參考文獻(xiàn)71-75
• 致謝75-76
• 個(gè)人簡(jiǎn)歷、在校期間發(fā)表的學(xué)術(shù)論文及研究成果76

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：377383