高强度高导电1060/6201铝合金板轧制形变热处理及组织性能研究
作者单位：太原理工大学
学位级别：硕士
导师姓名：边丽萍;薛峰平
授予年度：2021年
学科分类：080503[工学-材料加工工程] 08[工学] 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]
摘 要：6系铝合金（Al-Mg-Si）作为一种良好导电材料,不仅具有较高的导电性,而且具有轻质高强、耐腐蚀性好的特性,所以被广泛应用于长距离输电线和各种其他电气工程领域。本文主要通过轧制工艺、热处理、脉冲电流热处理等方面调控合金微观组织,使6201铝合金能够同时获得优良的力学性能和导电性能。为新型高强高导电性铝合金导线的制备提供理论和工艺基础。本文采用不同重力铸造法熔炼制备了6201铝合金（Al-0.59Mg-0.54Si）,和购买的1060纯铝。分别研究了两层、三层板层结合方法、轧制复合温度、轧制工艺、电脉冲退火工艺对复合板微观组织转变、界面结合、导电性能、力学性能的影响。主要结论如下:（1）研究了200℃、300℃、400℃首道次热轧后再进行两次冷轧对于1060/6201双层复合板与1060/6201/1060三层复合板性能的影响,当首道次热轧温度为200℃时,两层板和三层板力学性能达到了最佳。三层板抗拉强度最高为257.21MPa,两层板抗拉强度最高为225.19MPa,但此温度下,析出较少,所以电导率最低。温度升高至300℃时,电导率达到最高,两层板为57.6%IACS、三层板为57%IACS,是由于热轧过程发生动态回复,能够消除位错,加工硬化作用减弱,力学性能降低,而较高温度和大变形量的作用下,析出相数量明显增加,所以电导率升高。升温至400℃时,动态回复过程更加严重,力学性能严重降低,析出相明显长大,而且有部分析出相因为过高的温度而出现回溶,导致电导率再次降低。（2）研究了总厚为8mm的厚度比为1:2:1的1060/6201/1060三层板与厚度比为1:1的1060/6201两层板在相同的首道次热轧工艺下,性能与组织的差别。在相同的轧制工艺条件下,1060/6201/1060三层复合板与1060/6201双层复合板相比,力学性能与界面结合明显优于两层板,电导率差别较小。因为三层板两侧有1060层包覆,所以其内部6201层变形更加均匀,生成更多更细密的亚晶。由于在相同的变形条件下,第二相析出在两层板和三层板的6201铝合金中基本相同,所以两复合板的电导率基本相同。而且三层板的界面结合优于双层板,这是因为在轧制变形过程中,三层复合板发生严重塑性变形,并在界面结合处受力较大,变形更加严重,所以能够产生更好地界面结合。（3）研究了通过550℃×1h固溶水淬、180℃×2h预时效、首道次大变形量冷轧、（250℃、300℃、350℃）不同温度中间热轧、再冷轧工艺对于层厚比为1:2的1060/6201复合板性能影响。当中间热轧温度为350℃轧制复合时,不仅6201和1060板达到原子级别结合,而且1060/6201复合板达到性能达到最高水平,分别为极限抗拉强度326.34MPa,电导率55.88%IACS。在经过一道次大变形量冷轧后,晶粒严重细化,引入大量位错,并使两板达到初步的机械咬合,经过350℃热轧,回复再结晶后的晶粒再次细化,两板层之间达到进一步结合,再经冷变形后,进一步细化晶粒,从而达到冶金级结合,并兼备良好的性能。（4）研究了通过550℃×1h固溶水淬、180℃×2h预时效、首道次大变形量冷轧、300℃中间热轧、再冷轧工艺制备1060/6201复合板后进行不同参数的电脉冲退火处理。当脉冲参数为电压5V、电流150A、频率50HZ、占空比15%、通电时间2min时,达到最佳性能,室温下极限抗拉强度为274.69MPa,电导率为55.2%IACS。在其他参数不变的情况下,改变其中一种脉冲参数,可以发现,在脉冲电流的热效应和复合板变形能的共同作用下,发生变形晶粒的回复再结晶过程,大量的亚晶生成,长大。并且出现析出相分布更加均匀的现象。
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