高导电率耐热合金形变热处理工艺研究

发布时间：2017-04-07 11:09

  本文关键词：高导电率耐热合金形变热处理工艺研究，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：铝合金导线中增加合金元素能够提高其强度,同时其导电率下降;反之,减少合金元素能够提高其导电率,同时其强度下降。微合金化可能在合金含量较低,即导电率较高的情况下提高其强度,为解决导电率和强度之间的矛盾提供了可能。本文在Al-Er合金基础上添加微量的Cu或Mg,希望在保持导电率较高情况下,通过一系列的形变热处理,将固溶强化、加工硬化和析出强化三者结合,使铝合金导线的导电率和强度达到很好的匹配度。采用显微硬度测试、导电率测试、XRD分析、SEM观察、TEM观察、拉伸试验等实验方法研究了Al-Er-Cu和Al-Er-Cu-Mg合金不同形变热处理工艺条件下的组织和性能,得出以下结论:Al-Er-Cu合金固溶后等时时效,相比于Al-0.21Cu合金固溶后等时时效有十分明显的时效效果,且Cu含量的增加对其时效硬度增加值影响不大。Al-0.04Er-0.21Cu合金固溶后等时时效(100~475℃)退火至400℃时,合金的基体中析出大量的弥散分布的纳米级析出相,该析出相与Al基体呈完全共格关系。等时时效至450℃又析出尺寸不均一,并且尺寸增大,分布不均匀的析出相,与Al基体失去共格关系。冷轧变形能够增加位错密度,形成的位错缠结导致加工硬化,并且能够促进析出相的析出。将冷轧态Al-Er-Cu合金在200℃退火48h,基体中析出板条状二次相,并且其析出相的数量随着Cu含量的增加而增加。将峰时效态Al-Er-Cu合金冷轧后,再经200℃退火48h,基体中存在大量的弥散分布的球状二次相和板条状二次相。对于Al-Er-Cu合金体系,综合对比不同成分Al-Er-Cu合金经不同形变热处理后的硬度和导电率,发现其Cu含量越高,硬度值越高,导电率越低,并且其固溶冷轧态和峰时效后冷轧态在200℃退火适当时间,同时具有较高的硬度与导电率。固溶冷轧态Al-0.04Er-0.43Cu合金抗拉强度达251Mpa,导电率57.31%IACS,经200℃退火24h后,抗拉强度下降为205Mpa,导电率上升为59.47%IACS,经双级退火(300℃/2h+200℃/24h)后,其导电率高达62.05%IACS。对于Al-Er-Cu-Mg合金体系,综合对比不同成分Al-Er-Cu合金经不同形变热处理后的硬度和电导率,发现其在200℃退火适当时间,同时具有较高的硬度与导电率。其中冷轧态Al-0.02Er-0.43Cu-0.56Mg合金经200℃退火24h,导电率高达58.54%IACS,抗拉强度为240Mpa;冷轧态Al-0.04Er-0.43Cu-0.56Mg合金经200℃退火24h,抗拉强度高达294Mpa,导电率为54.87%IACS。根据Al-Er-Cu和Al-Er-Cu-Mg合金经230℃退火1 h冷却到室温的强度残存率,可以判断其耐热性良好。
【关键词】：Al-Er-Cu合金 形变热处理 析出
【学位授予单位】：北京工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TG166.3
【目录】：

• 摘要4-6
• Abstract6-10
• 第1章 绪论10-18
• 1.1 铝合金导线的研究现状10-11
• 1.2 铝合金微合金化的研究现状11-15
• 1.2.1 二元体系的微合金化11-13
• 1.2.2 多元体系的微合金化13-14
• 1.2.3 合金化元素对铝合金导线的影响14-15
• 1.3 形变热处理工艺的研究现状15-16
• 1.4 本文的研究内容、目的与意义16-18
• 1.4.1 论文的选题依据和意义16
• 1.4.2 论文的主要研究内容16-18
• 第2章 材料及实验方法18-24
• 2.1 实验方案18
• 2.2 材料制备18-21
• 2.2.1 合金成分设计与熔铸18-20
• 2.2.2 合金的热处理20
• 2.2.3 合金的形变热处理20-21
• 2.3 实验方法21-24
• 2.3.1 显微硬度测试21
• 2.3.2 导电率测试21
• 2.3.3 扫描样品制备与观察21
• 2.3.4 XRD样品制备与观察21
• 2.3.5 透射样品制备与观察21-22
• 2.3.6 拉伸测试样品制备22-24
• 第3章 时效处理对合金性能的影响24-36
• 3.1 Al-Er-Cu合金体系的固溶处理24-26
• 3.2 Al-Er-Cu合金体系的等时时效行为26-28
• 3.3 Al-Er-Cu合金体系的等温时效行为28-31
• 3.4 固溶态Al-Er-Cu合金时效后的TEM观察31-33
• 3.5 本章小结33-36
• 第4章 形变热处理对Al-Er-Cu合金性能的影响36-56
• 4.1 等时退火对冷轧态Al-Er-Cu合金性能的影响36-40
• 4.2 等温退火对固溶冷轧态Al-Er-Cu合金性能的影响40-44
• 4.2.1 冷轧态Al-Er-Cu合金拉伸结果42-43
• 4.2.2 冷轧态Al-Er-Cu合金 200℃退火 24h拉伸结果43-44
• 4.3 等温退火对峰时效冷轧态Al-Er-Cu合金性能的影响44-47
• 4.4 双级退火对冷轧态Al-Er-Cu合金性能的影响47-49
• 4.5 冷轧态Al-Er-Cu合金时效后的TEM观察49-54
• 4.6 本章小结54-56
• 第5章 形变热处理对Al-Er-Cu-Mg合金性能的影响56-66
• 5.1 等温退火对固溶态Al-Er-Cu-Mg合金性能的影响56-57
• 5.2 等温退火对固溶冷轧态Al-Er-Cu-Mg合金性能的影响57-61
• 5.2.1 冷轧态Al-Er-Cu-Mg合金拉伸结果59-60
• 5.2.2 冷轧态Al-Er-Cu-Mg合金 200℃退火 24h拉伸结果60-61
• 5.3 双级退火对冷轧态Al-Er-Cu-Mg合金性能的影响61-62
• 5.4 Al-Er-Cu和Al-Er-Cu-Mg合金耐热性及其抗拉强度和导电率关系62-64
• 5.5 本章小结64-66
• 结论66-68
• 参考文献68-74
• 攻读硕士学位期间的学术成果74-76
• 致谢76

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