电缆用Al-Fe合金抗压蠕变及力学性能的工艺研究

通过导电率测试、金相显微镜、扫描电镜及压蠕变等力学性能测试,研究不同铸造及挤压工艺条件下,合金元素对Al-Fe系合金微观组织及抗压蠕变等力学性能的影响。结果表明:热顶半连续铸造较金属型铸造冷却速度快,可获得晶粒细小均匀的铸态组织,Cu可细化其铸态枝晶结构;相比金属型工艺,热顶半连续铸锭挤压棒材内部Al3Fe初生相细小弥散,其抗拉强度和导电率同时大幅提高;热顶半连续铸造工艺、添加Zr和Cu均可提高Al-Fe合金挤压棒材的抗压蠕变性能。     

挤压铸造Al-5.0Cu-0.6Mn-1.0Fe-1.0Ni合金的高温力学性能

采用拉伸性能测试、光学显微镜、扫描电镜、透射电镜、电子探针、X射线衍射等研究了T7热处理态的挤压铸造Al-5.0Cu-0.6Mn-1.0Fe-1.0Ni合金的显微组织及力学性能,重点研究了挤压压力对合金高温力学性能的影响。结果表明:当挤压压力从0 MPa增加到75 MPa时,合金的高温力学性能明显提高,但抗拉强度和屈服强度的增加值随温度升高而逐渐减小。挤压压力可以消除合金中的缩松,抑制合金中针状Al7Cu2Fe相的形成,使块状Al7Cu2Fe相及Al9FeNi相分布更为弥散,并形成联通的骨骼状结构。但是,挤压压力也使合金晶间热稳定性好的富铁相数量减少,同时,细化合金晶粒及二次枝晶,增加晶界数量。     

Yb、Er对8030导电铝合金力学和导电性能的影响

研究了Yb、Er对8030导电合金力学性能、导电性能及高温蠕变性能的影响,并对不同性能的Fe、Cu、Yb和Er含量进行了优化。发现合金元素含量越高,合金室温力学性能越好,导电性能越差。但过高的Fe、Cu含量对高温抗蠕变能力不利,而Yb、Er添加能适当改善合金的高温抗蠕变能力。在热挤+热轧+冷轧后经180℃×1h时效处理,合金的抗拉强度(159~177 MPa)和20℃时的电导率(34.86~35.84 MS/m)均满足IEC62004标准要求,且Al-0.55Fe-0.15Cu-0.05Yb-0.10Er合金兼具最优的室温力学、高温抗蠕变和导电性能。     

铁、铜含量对电缆用Al-Fe-Cu合金组织和性能的影响

通过金相(OM)、扫描电镜(SEM)、透射电镜(TEM)及电导率测量等方法研究铁、铜含量对电缆用Al-Fe-Cu合金微观组织和性能的影响。结果表明,电缆用Al-Fe-Cu合金在430℃热挤压时,其主要软化机制为动态回复,热挤压后组织由亚晶组成,w(Fe)=0.9%的Al-0.9Fe-0.2Cu合金亚晶粒尺寸最小;基体内含有大量的位错,w(Cu)=0.4%的Al-0.7Fe-0.4Cu合金中位错密度最大。Fe元素对导电率及抗拉强度基本无影响,由于能形成Al3Fe硬质相,能提高合金的硬度。Cu元素基本固溶到基体中,引起晶格畸变使导电率明显降低,同时起到固溶强化的作用而提高合金强度,还能降低合金退火后的伸长率。所试验的五种成分合金中,Al-0.7Fe-0.2Cu合金退火后的综合性能最佳。     

退火对冷拉拔Al-0.7Fe-0.2Cu合金组织性能的影响

运用光学显微镜、扫描电镜和透射电镜研究了冷拉拔铝合金Al-0.7Fe-0.2Cu在不同退火处理制度下的微观组织结构演变,并分析了其对电导率和力学性能的影响.结果表明:300℃退火,初生相Al(Fe,Cu)中Cu元素部分回溶于基体,500℃退火,Cu元素几乎完全回溶于基体;冷拉拔Al-0.7Fe-0.2Cu丝材再结晶温度为300～350℃;450℃长时间退火后,再结晶晶粒长大不明显,但有极少量的晶粒出现异常长大现象,这主要是因为Al(Fe,Cu)相分布不均匀对晶粒长大的影响;其电导率在250℃×2h条件下退火达到最大值;超过350℃长时间退火其抗拉强度趋于稳定,伸长率降低.冷拉拔合金在350℃×2h退火处理制度下,拥有最优异的导电性能和力学性能.     

高压和锰添加对流变挤压成形过共晶Al-Si合金富铁相和力学性能的影响（英文）

研究高压和锰添加对流变挤压成形Al-14Si-2Fe合金富铁相和力学性能的影响。首先,将半固态合金熔体进行超声振动处理,然后挤压成形。结果显示,当挤压力为0 MPa时,无超声挤压成形的Al-14Si-2Fe-(0.4,0.8)Mn合金铸态组织中的富铁相主要由粗大β-Al_5(Fe,Mn)Si相、δ-Al_4(Fe,Mn)_3Si_2相和骨骼状α-Al_(15)(Fe,Mn)3Si_2相组成。在流变挤压成形下,富铁相首先被超声振动细化,然后压力下的凝固使其尺寸进一步减小。在α相的形成过程中发生包晶反应。当合金成分相同时,流变挤压成形试样比无超声挤压成形试样的抗拉强度高;当成形工艺相同时,Al-14Si-2Fe-0.8Mn合金比Al-14Si-2Fe-0.4Mn合金的抗拉强度高。     

Fe含量对挤压铸造Al-Zn-Mg-Cu合金组织和力学性能的影响

采用不同压力的挤压铸造方法制备了不同Fe含量的Al-7.1Zn-2.4Mg-2.1Cu合金,研究了Fe含量和压力对挤压铸造合金组织和力学性能的影响,并重点分析了合金的断裂行为.结果 表明:铸态下,合金中富铁相为汉字状A16 (CuFe),T4热处理后,富铁相A16(CuFe)部分转变为富铜的Al7 Cu2 Fe相.相比重力铸造合金,挤压铸造高铁含量Al-7.1Zn-2.4Mg-2.1Cu合金力学性能得到显著的提升,降低了富铁相的危害,这主要归因于压力作用下组织细化和铸造缺陷的减少.75 MPa压力下,含铁量为0.55 mass％的合金经T4热处理后的抗拉强度为464 MPa,屈服强度为325 MPa,伸长率为8.9％.     

挤压比对Al-Cu-Mg-Ag-Er合金线材组织及性能影响

通过热挤压工艺制备了不同挤压比的Al-Cu-Mg-Ag-Er线材,采用光学显微镜(OM)、扫描电镜(SEM)、差示扫描量热分析(DSC)和拉伸性能以及电阻率测试等方法研究了不同挤压比对合金线材显微组织、力学性能和导电性能的影响。结果表明,随挤压比增大,晶粒尺寸减小;同时,合金挤压过程中,合金中原骨骼状的Al2Cu相和Al8Cu4Er相破碎,分别呈块状和颗粒状。在较高的挤压比(λ=50~100)下,块状的Al2Cu相部分溶解,Al8Cu4Er相仍稳定存在。随挤压比增大,合金的抗拉强度和伸长率提高,电阻率增大;挤压合金的力学性能和电阻率受到晶粒细化,析出相粒子熔化和材料加工硬化的综合影响。     

Mn含量对挤压铸造Al-5.0Cu-0.5Fe合金显微组织和力学性能的影响(英文)

采用拉伸性能测试、光学显微镜、扫描电镜和定量金相测试手段研究Mn含量对不同压力下挤压铸造Al-5.0Cu-0.5Fe合金显微组织和力学性能的影响。结果表明:当挤压压力为0MPa,Mn/Fe质量比达到1.6时才能将针状β-Fe相(Al7Cu2Fe)完全转变成汉字状α-Fe相(Al15(FeMn)3(CuSi)2)。而对于挤压铸造,当挤压压力为75MPa时,在Mn/Fe质量比为0.8时就可以将β-Fe相完全转变成α-Fe相。挤压铸造合金中需要的Mn含量较低,即Mn/Fe质量比较小,这主要是由于在挤压压力下富Fe相的细化以及相比例的减少。然而,加入过量的Mn将导致合金力学性能的下降,这是因为过量的Mn将导致α-Fe相的增多及这些多余的硬脆相导致的孔洞增多。     

挤压铸造Al-5.0Cu-0.6Mn-0.5Fe合金的显微组织和力学性能

采用拉伸性能测试、定量金相分析、扫描电镜等手段研究挤压铸造Al-5.0Cu-0.6Mn-0.5Fe合金的显微组织和力学性能,分析挤压压力对合金的力学性能和显微组织的影响。结果表明:当挤压压力从0增大到75 MPa时,合金的抗拉强度(σb)和伸长率(δ)都显著增加。当挤压压力为75 MPa时,铸态合金的抗拉强度为298 MPa,伸长率达17.6%;经T5热处理后,合金的抗拉强度为395 MPa,伸长率为14.2%。当挤压压力从0增大到75 MPa时,α(Al)二次枝晶间距减小了69%,θ相(Al2Cu)和富Fe相的体积分数略有降低,针状β-Fe相消失,同时晶界处汉字状α-Fe相由连续的汉字状变成分散、细小的骨骼状。     

Si含量对挤压铸造Al-5.0Cu-0.6Mn-0.7Fe合金显微组织和力学性能的影响

采用拉伸性能和硬度测试、光学显微镜、扫描电镜和X射线衍射仪等手段研究不同Si含量对挤压铸造Al-5.0Cu-0.6Mn-0.7Fe合金显微组织和力学性能的影响。结果表明:当挤压压力为0时,随着Si含量的增加,凝固后期形成的富铁相阻止液相补缩,形成缩松组织,导致合金的抗拉强度、屈服强度和伸长率都下降;当挤压压力为75MPa时,随着Si含量增加,缩松组织消失,虽然细小和分散的α-Al15(Fe Mn)3(Si Cu)2相和Al2Cu相数量增多,但Al6(Fe Mn Cu)相消失,有利于晶界强化和阻止裂纹的扩展,使得合金的抗拉强度和屈服强度增加;虽然富铁相数量的增加使得合金伸长率降低,但挤压铸造工艺减缓了伸长率降低的趋势。当挤压压力为75 MPa和Si含量为1.1%(质量分数)时,合金的综合力学性能最好,其抗拉强度为232 MPa,屈服强度为118 MPa,伸长率为12.4%。     

不同冷却速度下Al-5Fe、Al-5Fe-3Y合金组织和相组成

分别采用熔炼、吸铸和单辊甩带法制备了铸态、亚快速凝固和快速凝固下的Al-5Fe合金和Al-5Fe-3Y合金,探讨了冷却速度的提高和稀土Y的添加对Al-5Fe合金的组织和相组成的影响.结果表明,稀土Y可以使Al-5Fe合金中Al3Fe相由针状转变为团球状并使快速凝固合金中出现了二次析出相.冷却速度的提高使合金的组织得到进一步细化,并使Al-5Fe和Al-5Fe-3Y合金中分别出现了亚稳相Al6Fe和金属间化合物Al10Fe2Y相.     

合金成分对铝导线力学性能与导电性能的影响(英文)

为了获得既有良好力学性能又有较高导电性能的铝导线,采用连续流变挤压技术制备出直径为9.5 mm的Al-0.16Zr、Al-0.16Sc、Al-0.12Sc-0.04Zr(质量分数,%)和高纯铝(99.996%)4种铝导线,随后对3种铝合金导线进行热处理,并进行分析测试。结果表明:向高纯铝中单独添加0.16%Sc和0.16%Zr可以提高铝导线的抗拉强度,降低铝导线的导电性能。在高纯铝中添加0.12%Sc和0.04%Zr的合金也具有相同的规律。经过热处理,Al-0.12Sc-0.04Zr铝合金导线可以达到抗拉强度和导电率的最优综合性能:抗拉强度为160 MPa,导电率为64.03%(IACS)。     

Ti-25Al-14Nb-2Mo-1Fe合金高温力学性能研究

通过加入第四组元β相稳定元素Fe和Mo来替代部分Nb元素制备Ti-25Al-14Nb-2Mo-1Fe合金.结果表明,较参比材料Ti-22Al-27Nb合金,Ti-25Al-14Nb-2Mo-1Fe合金的瞬时蠕变应变、1％蠕变时间和稳态蠕变速率均得到较大改善,并且自扩散激活能也得到提高;该合金在650℃高温条件下,具有较好的力学性能.     

快速凝固Al—Ti—Fe系合金的组织演化

采用单辊旋铸技术制备Al-2.5Ti-2.5Fe,Al2.5Ti-2.5Fe-2.5V和Al-2.5Ti-2.5Fe-2.5Cr(at%，下同）合金薄带，利用X射线衍射（XRD）和透射电镜（TEM）分析了这些合金的急冷态和退火态组织。结果表明：快速凝固Al-2.5Ti-2.5Fe合金急冷态组织中存在Al3Ti和Al5Ti2两种初生相，快凝合金经400℃退火10h后，组织中出现了Al13Fe4相，在450℃退火，组织中析出了弥散Al3Ti相；快速凝固Al-2.5Ti-2.5Fe-2.5V合金急冷态组织中存在Al11V相和Al80V20相，400℃退火10h后，初生Al11V相转变为Al80V20相，且固溶在α-Al基体中的Ti,Fe以Al23Ti9相和Al13Fe4相的形式析出；快速凝固Al-2.5Ti-2.5Fe-2.5Cr合金急冷态组织中存在Al3Ti和Al13Cr2两种初生相，快凝合金经300℃退火10h后，组织中析出了Al13Cr2和Al3Ti两种弥散相，400℃退火10h时后组织中出现了Al13Fe4相。     

冷却速度对Al-8.5Fe-1.3V-1.7Si合金主要相组成的影响

为了解冷却速度对Al-Fe-V-Si合金耐热相的形成规律,采用光学显微镜、X射线衍射仪、透射电镜检测了几种冷却速度条件下的Al-8.5Fe、Al-8.5Fe-1.7Si、Al-8.5Fe-1.3V-1.7Si(质量分数,%)合金的微观组织结构.结果表明:V、Si元素能影响平衡相Al13Fe4的形貌,冷却速度对Al13Fe4的存在起着决定性作用,要消除Al13Fe4相就必须采用大的冷却速度(＞103K/s).在Al-8.5Fe-1.7Si-1.3V合金中全部得到α-Al和Al12(Fe,V)3Si相,冷却速度应大于104K/s.     

铝合金电缆连接件用高性能棒材的微合金化研究

铝合金电缆连接件对材料的抗压蠕变性能和导电性能要求较高。本试验采用力学性能测试、导电率测试、蠕变测试等性能测试手段以及金相显微镜、扫描电镜、XRD分析及能谱分析等微观测试方法,研究水平热顶模半连续铸造和挤压工艺下,Fe、Cu、Zr、Mg等微合金化元素对铝合金电缆连接件用棒材性能的影响。研究表明:Zr元素可明显提高材料的抗压蠕变性能,但Zr元素的添加会恶化材料的导电性能;相比Fe而言,微量Cu元素的添加在一定程度上可提高材料的抗压蠕变性能,同时提高导电性能;Mg元素可极大地改善材料的抗压蠕变性能,特别是Cu、Mg元素的复合添加,所制备的铝合金棒材具有优异的抗压蠕变性能并同时具备良好的导电性能。     

低温下Sc微合金化对8xxx系铝合金导线蠕变性能的影响

采用光学显微镜(OM)、扫描电镜(SEM)和透射电镜(TEM)等研究了在70 MPa的拉应力下90、120和150℃时Sc微合金化对8xxx系铝合金导线的蠕变性能及其组织形貌的影响。结果表明:在蠕变试验中,Al-0.7Fe-0.2Sc合金的稳态蠕变速率在90~150℃/70 MPa范围内为1.203×10~(-8)s~(-1)~4.346×10~(-7)s~(-1),在150℃/70 MPa下,Al-0.7Fe的稳态蠕变速率为2.027×10~(-6)s~(-1),是Al-0.5Fe-0.2Sc合金的4.6倍。Sc的添加能抑制Al_3Fe相的形核及析出。另外,在70 MPa时,低温蠕变下,Al_3Fe和Al_3Sc相的形状和尺寸没有显着变化。TEM图像显示Al_3Fe相不均匀地分布在亚晶界而不是内部晶粒中,位错环由Al_3Sc沉淀相钉扎,阻碍位错移动。     

Yb对2519A铝合金抗剥落腐蚀性能的影响

采用铸锭冶金法制备了不同Yb含量的2519A铝合金试样,通过硬度测试、力学性能测试、金相显微镜、扫描电镜与透射电镜等分析方法研究了稀土Yb对2519A铝合金抗剥落腐蚀性能的影响。结果表明:在2519A铝合金中添加0.2%Yb(质量分数)时,Yb与Al,Cu,Fe和Mn形成稀土相,合金内粗大Al Cu相和Al Cu Fe Mn相数量减少,含Yb第二相粒子化学活泼性低于Al Cu相和Al Cu Fe Mn相。适量的Yb能细化合金的时效强化相,使其析出密度增加,阻止θ(Al2Cu)相在晶界上连续析出,减小晶界无沉淀析出带(PFZ)宽度,使晶界析出相变成非连续分布,从而改善了合金的剥落腐蚀抗力。当Yb含量进一步增加时,合金力学性能及抗剥蚀性能下降。     

低温下Sc微合金化对8xxx系铝合金导线蠕变性能的影响北大核心CSCD

采用光学显微镜(OM)、扫描电镜(SEM)和透射电镜(TEM)等研究了在70 MPa的拉应力下90、120和150℃时Sc微合金化对8xxx系铝合金导线的蠕变性能及其组织形貌的影响。结果表明:在蠕变试验中,Al-0.7Fe-0.2Sc合金的稳态蠕变速率在90~150℃/70 MPa范围内为1.203×10^(-8)s^(-1)~4.346×10^(-7)s^(-1),在150℃/70 MPa下,Al-0.7Fe的稳态蠕变速率为2.027×10^(-6)s^(-1),是Al-0.5Fe-0.2Sc合金的4.6倍。Sc的添加能抑制Al_3Fe相的形核及析出。另外,在70 MPa时,低温蠕变下,Al_3Fe和Al_3Sc相的形状和尺寸没有显着变化。TEM图像显示Al_3Fe相不均匀地分布在亚晶界而不是内部晶粒中,位错环由Al_3Sc沉淀相钉扎,阻碍位错移动。