合金元素對Al-Mg-Si合金導(dǎo)體材料組織與性能的影響研究.pdf

1、本文以用于制備全鋁合金架空導(dǎo)線的Al-Mg-Si鋁合金為研究對象，從鑄造--均勻化--軋制--熱處理工藝--性能檢測為研究線索，圍繞熱處理工藝參數(shù)以及合金元素成分的優(yōu)化，以提高合金強度、導(dǎo)電性、耐熱性為目的，采用微觀組織觀察、力學(xué)性能、導(dǎo)電性檢測等方法進行了研究。研究內(nèi)容主要包括合金元素Zr、稀土元素La、Ce以及形變熱處理工藝對Al-Mg-Si鋁合金組織、性能的影響，同時討論了添加元素的存在形式與作用機理，最終為制定合理的各合金元素添

2、加量提供理論依據(jù)，研究的主要結(jié)果如下：
　　 (1)Zr元素的加入可以細化Al-Mg-Si鋁合金鑄錠組織，使合金二次枝晶間距由66μm下降到49.5μm；固溶熱處理中Al-Mg-Si-Zr鋁合金再結(jié)晶過程明顯被阻礙，組織整體上仍沿軋制方向延伸成纖維狀；190℃時效條件下Al-Mg-Si-Zr鋁合金屈服強度相對于Al-Mg-Si鋁合金由165MPa提高到230MPa，抗拉強度由220MPa提高到265MPa，同時延伸率由14.7％

3、提高到20％，這歸結(jié)于Zr對再結(jié)晶過程阻礙而引入的細晶強化，導(dǎo)電率下降1.5％IACS；采用Arrhenius模型對合金耐熱壽命進行預(yù)測，普通Al-Mg-Si鋁合金在130℃的使用壽命僅為11年，而Al-Mg-Si-Zr鋁合金則可以達到40年，其使用溫度T與服役時間t之間的關(guān)系推導(dǎo)為：
　　 lgt=-20.5+10486.2/T
　　 (2)La的加入可以進一步細化Al-Mg-Si-Zr鋁合金的鑄態(tài)組織；La的添加在合

4、金中引入了一定數(shù)量尺寸在1～10μm之間板條狀的新相，其具體組成元素為Al、Si以及La，當La含量為0.22％時，合金抗拉強度下降15MPa，導(dǎo)電率提高1.6％IACS，當La含量達到0.32％，材料的抗拉強度下降40MPa，僅為原強度的86％，導(dǎo)電率提高2％IACS，這主要是因為La結(jié)合了合金中的部分Si元素降低了Si對電導(dǎo)率不利的影響，但也減少了用于形成強化相的Si含量；超過0.1％含量La的加入可提高合金的耐熱性，適當過量(0.

5、22～0.32％)的稀土元素La加入對于提高Al-Mg-Si-Zr鋁合金材料的綜合性能有著明顯的意義。
　　 (3)Ce元素對于合金鑄態(tài)組織沒有明顯的改善作用，經(jīng)過固溶熱處理(530℃)合金發(fā)生了再結(jié)晶，Ce的加入沒有顯著阻礙合金的再結(jié)晶過程，變形組織基本消除；Ce在鋁合金中主要以AlCe化合物的形式存在，另外部分化合物中可能存在少量的Si元素，含Ce相多表現(xiàn)出不規(guī)則的多面體形狀；經(jīng)過形變時效處理的合金則保留了變形的組織，晶粒沿