本文關(guān)鍵詞：連續(xù)ECAE動態(tài)時效成形Al-Zr-B-Y耐熱鋁合金導(dǎo)體的組織與性能

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【摘要】：鋁及鋁合金具有較小的密度、較高的強(qiáng)度比、很好的導(dǎo)電和導(dǎo)熱性能。高溫耐熱鋁合金導(dǎo)線是一種新型特種導(dǎo)線,與傳統(tǒng)的導(dǎo)線相比,它具有較高的高溫強(qiáng)度,具有較好的抗冰凍災(zāi)害的能力。根據(jù)鋁合金導(dǎo)體的生產(chǎn)和研究現(xiàn)狀,本文以耐熱Al-Zr-B-Y合金作為研究對象,通過利用DEFORM-3D模擬軟件,優(yōu)化改進(jìn)模具的尺寸及結(jié)構(gòu),以及拉拔工程的溫度和速度,使其更加的合理與完善;經(jīng)過動態(tài)連續(xù)ECAE擠壓,確定最合理的擠壓次數(shù)。采用連續(xù)ECAE動態(tài)時效成形工藝,制備高性能的鋁合金導(dǎo)體坯料。通過時效處理,進(jìn)一步提高合金導(dǎo)體的各項(xiàng)性能。借助金相顯微鏡、掃描電子顯微鏡、材料拉伸試驗(yàn)機(jī)和雙臂直流電橋等設(shè)備儀器研究連續(xù)ECAE動態(tài)時效成形Al-0.3Zr-0.06B-Y合金的微觀組織、各項(xiàng)力學(xué)性能以及導(dǎo)電性能,主要結(jié)果如下:(1)通過對利用Deform-3D模擬,優(yōu)化ECAE模具并進(jìn)行拉拔過程模擬。隨著拉伸道次、摩擦系數(shù)、拉拔速度的增加,鋁線的溫度由開始道次的室溫逐漸上升。在無冷卻條件下,成品道次的鋁線溫度可達(dá)180℃以上,其中摩擦系數(shù)比拉伸速度對導(dǎo)線溫度影響更大。(2)連續(xù)ECAE工藝制備的鋁合金,晶粒更加細(xì)化,合金性能更加優(yōu)越,力學(xué)性能和導(dǎo)電性能都有一個質(zhì)的提高。本文利用99.7%純鋁錠作為原材料,當(dāng)Al-0.3Zr-0.06B-Y合金中稀土Y元素的含量為0.2%,當(dāng)工藝參數(shù)為:澆注溫度750℃,ECAE擠壓溫度350℃時,擠壓道次為4時,動態(tài)連續(xù)ECAE成形Al-Zr-B-Y合金桿有優(yōu)良的力學(xué)性能和導(dǎo)電性能。其導(dǎo)電率、抗拉強(qiáng)度和伸長率分別為59.5%IACS、249.3MPa和11.3%。(3)稀土Y含量的加入,Al-0.3Zr-0.06B合金導(dǎo)體的組織得到細(xì)化,當(dāng)Y含量達(dá)到0.2%時Al-0.3Zr-0.06B合金晶粒的均勻化程度最好,細(xì)化效果也最明顯,當(dāng)Y的含量超過0.2%時晶粒形態(tài)和大小變化不再明顯。在Al-0.3Zr-0.06B合金凝固過程中,只有少量Y元素過飽和固溶在Al-0.3Zr-0.06B合金中,大部分Y偏聚在Al-0.3Zr-0.06B合金的晶界處。對Al-0.3Zr-0.06B合金進(jìn)行Y元素合金化后,提高了導(dǎo)體的導(dǎo)電率、抗拉強(qiáng)度和耐熱性。并且Al-0.3Zr-0.06B合金的導(dǎo)電率在Y含量為0.2%時達(dá)到最高,為59.5%IACS。(4)采用過時效工藝,可制備高性能的Al-Zr-B-Y合金的導(dǎo)體。Al-0.3Zr-0.06B-0.2Y合金在過失效處理時的時效溫度、時效時間、抗拉強(qiáng)度、伸長率、等效導(dǎo)電率為:①160℃、12h、267.76MPa、7.0%、59.32%IACS,②180℃、12h、265.32MPa、6.7%、59.54%IACS,③200℃、12h、263.21MPa、6.4%、59.73%IACS,④220℃、12h、261.87MPa、6.2%、59.94%IACS。(5)添加適量的稀土Y元素的可有效提高Al-0.3Zr-0.06B合金導(dǎo)體的導(dǎo)電性能,在時效溫度和時間分別為220℃和16h時導(dǎo)線的導(dǎo)電性達(dá)到最高值,Al-0.3Zr-0.06B-0.2Y為59.4%IACS。
【關(guān)鍵詞】：Al-Zr-B-Y合金 連續(xù)ECAE 拉伸強(qiáng)度 導(dǎo)電率 時效處理
【學(xué)位授予單位】：沈陽大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號】：TG166.3;TG146.21;TG379
【目錄】：

• 摘要5-7
• Abstract7-11
• 第1章 緒論11-17
• 1.1 引言11-13
• 1.1.1 鋁在電工行業(yè)的應(yīng)用11
• 1.1.2 鋁合金導(dǎo)線的研究進(jìn)展11-13
• 1.2 鋁合金導(dǎo)體中元素的加入13-15
• 1.2.1 鋯元素的加入對鋁合金導(dǎo)體組織性能的影響13-14
• 1.2.2 硼元素的加入及硼化處理14-15
• 1.2.3 鋁合金中稀土元素的加入15
• 1.3 ECAE機(jī)理及發(fā)展15-16
• 1.4 課題研究的意義16-17
• 第2章ECAE模具設(shè)計與有限元模擬17-32
• 2.1 連續(xù)ECAE模具設(shè)計17-20
• 2.1.1 ECAE模具設(shè)計17-19
• 2.1.2 模具強(qiáng)度校核19-20
• 2.2 ECAE工藝的Derform-3D模擬20-25
• 2.2.1 倒入模具21
• 2.2.2 設(shè)置基本屬性21
• 2.2.3 劃分網(wǎng)格21-22
• 2.2.4 設(shè)置模擬參數(shù)22
• 2.2.5 模擬和后處理22-25
• 2.3 拉伸過程的Deform-3D模擬25-27
• 2.3.1 有限元模型25-26
• 2.3.2 邊界條件的確定26
• 2.3.3 加載及求解26-27
• 2.4 模擬結(jié)果及分析27-30
• 2.4.1 不同拉伸速度與摩擦條件下成形各道次的溫度分布27-28
• 2.4.2 多道次連續(xù)拉拔過程鋁導(dǎo)線徑向溫度分布28-30
• 2.5 小結(jié)30-32
• 第3章 連續(xù)ECAE成形 12mm×12mm方坯的組織與性能32-47
• 3.1 材料制備32-34
• 3.1.1 熔煉32-33
• 3.1.2 精煉除氣及元素的添加33-34
• 3.1.3 合金的均勻化處理與擠壓加工34
• 3.2 ECAE連續(xù)擠壓工藝注意事項(xiàng)及參數(shù)設(shè)定34-36
• 3.3 試樣的制取36-37
• 3.4 Al-Zr-B-Y合金的金相組織觀察37-41
• 3.5 稀土Y的存在形式及其對鋁合金組織性能的影響41-47
• 3.5.1 稀土Y的存在形式41-43
• 3.5.2 稀土Y對Al-Zr-B合金性能的影響43-46
• 3.5.3 小結(jié)46-47
• 第4章 時效Al-Zr-B-Y合金線材的組織與性能47-55
• 4.1 合金線材的制取47
• 4.2 時效處理工藝47-48
• 4.3 時效處理對Al-Zr-B-Y合金微觀組織的影響48-49
• 4.4 人工時效強(qiáng)化對Al-Zr-B-Y合金性能的影響49-53
• 4.5 時效處理下Al-Zr-B-Y與Al-Zr-B合金導(dǎo)電率的對比53-54
• 本章小結(jié)54-55
• 第5章 結(jié)論55-57
• 參考文獻(xiàn)57-62
• 發(fā)表的論文62-63
• 致謝63-64

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號：750022