稀土与铜对8176铝杆组织和性能影响的研究

发布时间：2017-08-06 12:02

  本文关键词：稀土与铜对8176铝杆组织和性能影响的研究

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【摘要】：稀土铝合金是取代铜材制造电线电缆的理想材料之一。在铝合金导体中添加不同种类及不同含量的稀土元素,起到脱硫、脱氧、去渣、细化晶粒及固溶强化、第二相强化的作用。本文研究了稀土及铜元素对8176铝合金杆的导电及机械性能的影响。(1)稀土在8176铝合金中的加入具有变质处理作用,随着稀土含量的增加,合金中共晶硅由针状转变为短杆或粒状。混合稀土含量为0.25wt%时,有“蜂窝相”和“白球相”出现,蜂窝相中Al含量很高,且稀土元素的含量较高,但相对于白球相中Si的含量要少得多。另外,蜂窝相中Fe的含量明显高于白球相中Fe的含量。此时8176铝合金杆的电阻率为61.5～62.5%IACS,最小电阻率达到27.8 nΩ＂·mm2/m。8176铝合金杆的抗拉强度在100-110 MPa之间,延伸率达到了12%左右。(2)在加入稀土的8176铝合金杆中,随着Cu的加入,伴随初生Al相一起生成的(Al-Fe-Si)共晶体减少,富Cu的第二相CuAl2增多,此时的Cu元素主要以固溶的方式存在于铝基体中；同时,第二相CuAl2的出现减少了金属键的数量,晶界增多阻碍了自由电子的传递,所以铝合金杆的电阻增大。铜含量为0.3wt%时,8176铝合金杆的电阻率为60.0-61.0%IACS,最小电阻率达到28.3 nΩ·mm2/m,抗拉强度从原来的108 MPa增加到119 MPa,延伸率达到了9.4%。(3)铝合金杆在500℃/24h下均匀化退火处理后电阻率显著降低,因为形成第二相的元素Cu、RE等逐渐向Al基体中溶解的缘故,晶界数量减少使得自由电子相对容易移动,因此导电性能提升,此时8176铝合金杆的电阻率为28.1 nΩ·mm2/m,机械性能为120.4 MPa。随着再结晶退火温度的升高,8176铝合金杆的电阻率减小,抗拉强度增大；而在一定温度以上再结晶退火处理时,随着再结晶退火温度的升高,铝合金杆的导电性能变差。铝合金杆在350℃/1h完全再结晶退火处理,其机械及导电性能最好。
【关键词】：固溶强化 第二相强化 变质处理 均匀化退火 再结晶退火
【学位授予单位】：合肥工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TG146.21;TG166.3
【目录】：

• 摘要7-8
• ABSTRACT8-10
• 致谢10-16
• 第一章 绪论16-29
• 1.1 电线电缆行业16-20
• 1.1.1 电线电缆的用途17-18
• 1.1.2 电线电缆的基本结构18-19
• 1.1.3 产品类别及型号19-20
• 1.2 圆单线铝线缆制备工艺20-25
• 1.2.1 熔炼、铸锭和轧制20-23
• 1.2.2 拉线、退火23-25
• 1.2.3 圆单线的其他生产工艺25
• 1.3 影响铝导体性能的因素25-27
• 1.3.1 化学成分25-27
• 1.3.2 气体因素的影响27
• 1.3.3 退火处理工艺27
• 1.4 本课题研究意义27-29
• 第二章 实验方案29-32
• 2.1 添加稀土铝合金杆实验29-30
• 2.1.1 实验所用原料29
• 2.1.2 成分设计与计算29-30
• 2.2 添加铜铝稀土合金杆实验30
• 2.2.1 实验所用原料30
• 2.2.2 铝铜中间合金成分设计30
• 2.3 实验过程与方法30
• 2.4 热处理工艺30
• 2.5 实验设备30-32
• 第三章 添加稀土对8176铝杆组织及性能的影响32-42
• 3.1 引言32
• 3.2 添加稀土对8176铝杆组织的影响32-37
• 3.2.1 SEM及EDS分析32-36
• 3.2.2 XRD分析36-37
• 3.3 混合稀土对8176铝合金机械性能的影响37-39
• 3.4 混合稀土对8176铝合金杆导电性能的影响39-41
• 3.5 本章小结41-42
• 第四章 添加Cu对稀土铝合金杆组织和性能的影响42-50
• 4.1 引言42
• 4.2 添加Cu对8176稀土铝杆组织的影响42-46
• 4.2.1 SEM及EDS分析42-45
• 4.2.2 XRD分析45-46
• 4.3 添加Cu对8176稀土铝合金导电性能的影响46-47
• 4.4 添加Cu对8176稀土铝合金机械性能的影响47-49
• 4.5 本章小结49-50
• 第五章 退火工艺对铝杆组织和性能的影响50-65
• 5.1 引言50
• 5.2 均匀化退火工艺的制定50-51
• 5.3 均匀化退火对铝杆组织和性能的影响51-60
• 5.3.1 8176铝合金杆性能测试51-54
• 5.3.2 XRD分析54-56
• 5.3.3 OM及EDS分析56-60
• 5.4 再结晶退火工艺的制定60-63
• 5.5 本章小结63-65
• 第六章 全文总结65-67
• 参考文献67-72
• 攻读学位期间的学术活动及成果清单72-73

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本文编号：629727