形变热处理及合金元素对铝导体材料组织与性能的影响

作     者：张传阳 

作者单位：湖南大学 

学位级别：硕士

导师姓名：袁武华

授予年度：2013年

学科分类：080503[工学-材料加工工程] 08[工学] 080502[工学-材料学] 0805[工学-材料科学与工程（可授工学、理学学位）] 0802[工学-机械工程] 080201[工学-机械制造及其自动化] 

主      题：La-Ce混合稀土 La 形变热处理 抗拉强度 导电率 耐热性 

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°C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°C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175MPa、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177MPa、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9MPa，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19MPa。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%。