户外高压隔离开关高强高导导电杆材料组织性能的研究

摘要

本文主要研究了铜合金强化的基本规律,制定出满足户外高压隔离丌关导电杆生产需要的高强高导铜合金CuCrZrBeRE,并基于此提出了相应的合金熔炼方法及最佳热处理工艺.通过对国内外研究工作的分析,本文认为高强高导铜合金研制的关键是在充分利用铜金属具有的高电导性的前提下,通过对合金强化方式及其机理的研究,筛选出合适的合金元素,而研究的核心是通过工艺试验取得高导、高强与合金成分、热处理工艺之间的关系,并以此确定合金的主要成分、熔炼技术及最佳热处理工艺,为工业生产提供理论和技术指导.由于铜合金中高强度和高导电性是一对相互矛盾的特性,目前主要通过合金化法和复合材料法来解决.基于此,本文针对国内生产技术水平,综合国内外研究成果,通过深入分析合金元素对铜的性能影响规律,采用合理的成分配比,结合科学的工艺试验和性能试验,确定了满足户外高压隔离开关导电杆生产需要的高强高导铜合金CuCrZrBeRE的成分和保证合金高强高导的最佳热处理工艺.具体地说,本文在以下几个方面进行了深入的研究:(1)导电杆材料的合金化方法本文通过深入分析合金元素对铜的性能影响规律,采用多元少量的合金化原则,提出导电杆材料最理想的合金元素是Cr、Zr、Be和RE,其对应的加入量分别是0.50~0.60Wt％Cr、0.25~0.35Wt％Zr、0.02~0.03％WtBe和微量RE.(2)CuCrZrBeRE合金的熔炼本文采用美国PE公司的TG/DTA热重分析仪对CuCrZrBeRE合金进行热分析实验,确定出CuCrZrBeRE合金的熔炼温度为1290±10℃,浇注温度为1150~1200℃.(3)CuCrZrBeRE合金的最佳处理工艺本文通过对CuCrZrBeRE合金进行固溶试验、时效处理试验、冷变形试验、软化温度试验,并结合材料断口扫描电镜分析,确定CuCrZrBeRE合金的最佳固溶时效处理工艺是950℃×1.5h淬火,经30％冷变形,490℃×3h炉冷时效.合金经最佳工艺热处理后的性能为:其硬度HV<,30>=160,导电率e=85.8％IACS.室温下抗拉强度σ<,b>>500MPa,屈服强度σ<,0.2>>400MPa,延伸率δ<,5>>15％,软化温度为520℃.满足了户外高压隔离开关导电杆的性能要求.

目录

文摘

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1绪论

1.1课题的背景及研究的目的、意义

1.2高强高导铜合金的研究概述

1.3本文的主要工作

2铜合金强化的主要方法

2.1合金化法

2.2固溶强化

2.3冷变形+时强效化

2.4细晶强化

2.5人工复合材料法

2.6高强高导铜合金的固溶时效强化机理

2.7高强高导铜合金成分的设计及合金元素的作用

3试验内容及方法

3.1合金的熔铸试验

3.2试样制备及试验标准

3.3合金的热处理及冷变形试验

3.4 CuCrZrBeRE合金的机械性能试验

3.5 CuCrZrBeRE合金的断口分析(SEM)

4试验结果及分析

4.1 CuCrZrBeRE合金的铸态组织与性能

4.2 CuCrZrBeRE合金的锻态组织与性能

4.3 CuCrZrBeRE合金的固溶处理试验结果与分析

4.4 CuCrZrBeRE合金的时效处理试验结果与分析

4.5 CuCrZrBeRE合金的冷变形试验结果与分析

4.6合金的软化温度实验

4.7 CuCrZrBeRE断口分析

4.8合金强化相的分析

5结论

致谢

参考文献

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