形变热处理及合金元素对铝合金导体材料组织与性能的影响

摘要

随着我国经济的持续快速健康发展，电力行业作为国民经济的保障发展十分迅速，同时远距离、大容量输电线路的改造也势在必行。提高导线综合性能的方法有很多，例如热处理工艺、变形工艺以及合金元素成分的优化。本文以适于作为铝合金导线的Al-Cu-Mg合金为研究对象，在确定合金成分后，主要探讨了形变热处理对合金组织性能的影响，确定较佳的形变热处理工艺;同时研究稀土元素La-Ce混合稀土及La对合金的组织与性能的影响。主要研究结果如下:
　　 (1)合金成分优化。当Cu与Mg元素含量分别为0.3％与0.2％，合金的导电率和抗拉强度较为均衡。
　　 (2)形变热处理工艺优化。较佳的形变热处理工艺为:将合金板材在500℃固溶处理1h后，立即进行总变形量为80％的冷轧变形，然后于170℃进行人工时效。在此制备工艺条件下，添加0.2％La-Ce混合稀土合金的抗拉强度、导电率及延伸率分别为175 MPa、59.9％IACS及8.4％;添加0.2％La合金的抗拉强度、导电率及延伸率分别为177 MPa、59.4％IACS及8.5％。
　　 (3) La-Ce混合稀土对合金组织性能的影响。La-Ce混合稀土的加入对合金铸锭组织有一定的细化作用，但其不会对经变形热处理的合金晶粒组织有明显改善作用。La-Ce混合稀土加入合金后主要以β(AlCuLaCeFeSi)相的形式存在，且大部分富集在晶界。当La-Ce混合稀土含量超过0.1％后，合金的抗拉强度和延伸率降低，但合金的导电率提高;其中添加0.2％La-Ce混合稀土时，合金的抗拉强度降低9 MPa，导电率提高1.1％IACS。另外，适量的La-Ce混合稀土加入后，合金的耐热性与耐蚀性提高。
　　 (4) La对合金组织性能的影响。随着La元素的添加，合金铸态组织明显得到细化;但其也不会对形变热处理后的组织有明显改善效果。La加入后合金的导电性能得到改善，其中La含量为0.2％时，时效处理8h后合金导电率可以达到59.4％IACS。随La含量的增加，合金的抗拉强度降低;当La含量从0达到0.3％后，合金抗拉强度降低19 MPa。同时La加入后合金的耐热性能提高，其中添加0.3％La合金的抗拉强度残留率比未添加La合金的抗拉强度残留率提高了19％。

目录

声明

摘要

第1章 绪论

1．1 引言

1．2 铝导体的研究应用

1．3 影响铝导体导电性能的因素

1．3．1 化学成分

1．3．2 化合物夹杂与气体

1．3．3 组织结构与加工工艺

1．4 优化铝导体导电性能的方法

1．4．1 优化合金成分

1．4．2 合理热处理工艺

1．5 铝合金的强化及其耐热耐蚀性

1．5．1 铝合金的形变热处理工艺

1．5．2 铝合金的耐热性

1．5．3 铝合金的耐蚀性

1．6 本文研究背景及目的意义

1．7 本文研究内容

第2章 实验过程及研究方法

2．1 合金成分设计

2．2 实验材料及设备

2．3 实验工艺流程

2．4 合金熔炼及浇铸

2．5 均匀化处理工艺研究

2．6 固溶时效热处理工艺

2．7 轧制工艺

2．8 实验分析及检测

2．8．1 金相观察

2．8．2 扫描电镜分析

2．8．3 透射电镜分析

2．8．4 导电率测量

2．8．5 拉伸性能检测

2．8．6 耐热性能检测

2．8．7 耐蚀性能检测

第3章 合金的热处理及变形工艺研究

3．1 均匀化热处理工艺

3．1．1 均匀化制度的研究方法

3．1．2 均匀化制度对合金组织的影响

3．2 轧制处理

3．2．1 轧制对合金组织性能的影响

3．2．2 轧制过程

3．2．3 轧制态合金组织

3．3 固溶时效热处理

3．3．1 固溶处理制度的确定

3．3．2 人工时效制度的确定

3．4 形变热处理中冷轧变形量的研究

3．4．1 冷轧变形工艺

3．4．2 冷变形量对合金显微组织的影响

3．4．3 冷变形量对合金时效硬度及导电率的影响

3．4．4 冷变形量对合金力学性能的影响

3．5 形变热处理对合金力学性能影响机理分析

3．6 本章小结

第4章 La-Ce混合稀土对合金组织性能的影响

4．1 合金成分选取

4．2 La-Ce混合稀土对合金组织的影响

4．3 La-Ce混合稀土对合金性能的影响

4．3．1 La-Ce混合稀土对合金时效过程与及导电性能的影响

4．3．2 La-Ce混合稀土对合金力学性能的影响

4．3．3 La-Ce混合稀土在合金中的存在形式及作用机理

4．3．4 La-Ce混合稀土对合金耐热性能的影响

4．3．5 La-Ce混合稀土对合金耐蚀性能的影响

4．4 本章小结

第5章 La对合金组织性能的影响

5．1 合金成分选取

5．2 La对合金组织的影响

5．3 La对合金性能的影响

5．3．1 La对合金时效过程及导电性能的影响

5．3．2 La对合金力学性能的影响

5．3．3 La在合金中的存在形式及作用机理

5．3．4 La对合金耐热性能的影响

5．4 本章小结

结论

参考文献

致谢

附录A (攻读硕士学位期间所发表的学术论文目录)