稀土铝合金导线的合金化与性能研究

通过单独添加Er和复合添加Er、Ce制备了3种不同组分的稀土铝合金导线,对比分析3种铝合金导线的显微形貌、导电性能、常温力学性能和强度高温保持率,分析稀土Er元素的作用机理。结果表明,稀土铝合金导线的抗拉强度、断后伸长率和导电率从高至低的顺序为:(Al-0.1Er-0.03Zr)(Al-0.05Er-0.03Zr-0.05Ce)(Al-0.05Er-0.03Zr);(Al-0.1Er-0.03Zr)和(Al-0.05Er-0.03Zr-0.05Ce)合金的电阻温度系数α均低于纯Al,而Al-0.05Er-0.03Zr合金导线的电阻温度系数α高于纯Al;三种铝合金导线的耐热性能都满足90%拉伸强度保持率温度必须达到230℃以上的要求;三种稀土铝合金导线中Al-0.1Er-0.03Zr合金的强塑性和导电性最好,这主要是由于Er元素的固溶强化、第二相强化和细晶强化作用。     

Zr元素对Al-Mg-Si合金人工时效后组织和性能的影响

采用力学性能测试、导电率性能测试和金相组织观察和透射电镜观察等方法,研究了Zr含量对Al-Mg-Si合金导电性能和显微组织的影响。结果表明:锆含量为0.13wt%时,Al-Mg-Si合金导线获得最优的综合性能,在200℃时效时,导电率最大可达59.38%IACS,抗拉强度在96 h时效后仍为195 MPa,耐热性能优良。研究发现:在时效时,Zr对Al-Mg-Si合金中Mg/Si相的析出进程产生阻碍作用,抑制β'相的溶解和β'相的形核与长大,有利于合金的力学性能。     

高电导率耐热铝合金导体材料的合金设计

耐热铝合金导线的耐热机理是采用微合金化元素提高铝基体的再结晶温度。提高耐热铝合金导线电导率的措施是优选微合金元素和工业纯铝,降低微合金元素和杂质元素对铝基体导电性的影响。在分析Zr、Er、Y等微合金元素对铝导体再结晶温度和导电性影响的基础上设计出了Al-Er-Y和Al-Er-Y-B系耐热铝合金导体材料。采用优选Al99.70重熔用铝锭和Al-Er、AlY、Al-B中间合金制备了Al-Er-Y-(B)耐热铝合金导线。结果表明,Al-0.1~0.2Er-0.1~0.2Y-0~0.03B合金导线的抗拉强度≥160 MPa、伸长率(200 mm标距)≥2%、导电率(20℃)≥61%IACS、230℃退火1 h后的强度残存率≥90%。     

微量Zr、Er对导线用耐热铝合金性能的影响

耐热铝合金导线是解决大容量输电的重要手段。研究了Zr和Er对耐热铝合金导电性、抗拉强度及耐热性的影响。结果表明,Zr含量在0.04%~0.1%范围变化时,耐热铝合金单丝的导电率逐渐降低,抗拉强度与耐热性均先升高后降低,Zr为0.08%时达到峰值;随着Er在0.03%~0.1%范围变化时,合金的抗拉强度和耐热性提高,而导电率先升高后降低,在Er为0.08%时达到峰值。     

耐热铝合金电缆的合金化与组织性能研究

研究了单独添加Er以及复合添加Er+Ce对铝合金导线显微组织、力学性能和导电性能的影响。结果表明,Al-0.1Er-0.04Zr-0.02B中的第二相大多分布在晶界,且以长条状为主,第二相含量较高;Al-0.04Er-0.04Zr-0.02B中第二相明显减少,主要以断续颗粒状出现;Al-0.04Er-0.05Ce-0.04Zr-0.02B中第二相主要以颗粒状分布在晶内。3种铝合金导线的导电率从高至低顺序为Al-0.1Er-0.04Zr-0.02BAl-0.04Er-0.05Ce-0.04Zr-0.02BAl-0.04Er-0.04Zr-0.02B,电阻温度系数分别为4.27×10-3、4.26×10-3和4.60×10-3;Al-0.1Er-0.04Zr-0.02B和Al-0.04Er-0.05Ce-0.04Zr-0.02B的电阻温度系数低于工业纯铝,而Al-0.04Er-0.04Zr-0.02B的电阻温度系数高于工业纯铝;3种铝合金导线的强度保持率90%以上对应的最高温度为240℃,满足耐热铝合金导线的使用要求;Al-0.1Er-0.04Zr-0.02B和Al-0.04Er-0.05Ce-0.04Zr-0.02B铝合金导线的综合性能相当,且都明显高于Al-0.04Er-0.04Zr-0.02B铝合金导线。     

Er对Sn-58Bi钎料合金组织和性能的影响

采用真空熔炼方法制备了不同Er含量的Sn-58Bi钎料合金,研究不同Er添加量对Sn-58Bi钎料合金熔化特性、润湿性、拉伸性能和显微组织的影响。结果表明,Er元素的添加对Sn-58Bi钎料合金的熔点及熔程影响不大。当Er元素的添加量为0.05wt%～0.1wt%时,钎料合金的润湿性提高明显。Er元素添加量为0.1wt%～0.25wt%时,钎料合金的拉伸强度有所提高;钎料合金的伸长率提高明显,合金伸长率可由原15.34%(0wt%Er)提升至50.18%(0.1wt%Er)。添加稀土元素Er,能显著细化Sn-58Bi钎料合金的共晶组织。     

退火处理对高导耐热铝合金导线组织和性能的影响

制备了Al-Cu-Y-Ce-B合金,对该合金冷轧制后进行了不同退火处理试验。通过显微组织观察、拉伸性能测试、导电性能测试等分析方法,研究了不同退火处理对其组织和性能的影响。结果表明:轧制态Al-Cu-Y-Ce-B合金组织中晶粒破碎,晶粒内有高密度位错产生,位错阻碍电子运动,导致其导电率较低,为59.16%IACS。分别经270℃×30min、300℃×30 min和330℃×30 min退火处理后,试样组织发生不同程度的再结晶,明显提高了合金的导电性能。随着退火温度的升高,Al-Cu-Y-Ce-B合金试样抗拉强度逐渐降低,伸长率逐渐增加,试样导电率先升高后略降低。300℃×30 min退火试样的导电率达到最大值,为60.57%IACS。     

Al-(0.2-x)Si-xYb-0.04Zr合金的时效行为和导电性

利用Yb部分替换Al-0.2Sc-0.04Zr合金中Sc,通过对其室温硬度、拉伸性能和电阻率测试,研究了Al-(0.2-x)Si-xYb-0.04Zr合金的力学性能和导电性能。结果表明,合金具有明显的时效强化行为。Yb含量为0.05%、0.10%和0.15%的合金峰时效温度在330℃附近,而不含Sc的Al-0.2Yb-0.04Zr合金峰时效温度在280℃;相应的峰时效态抗拉强度分别为155、140、104和85 MPa。Yb(部分)替代Sc虽然降低了Al-0.2Sc-0.04Zr合金的力学性能,但提高了其导电性。综合力学、电学性能,尤其是成本因素发现,Al-0.1Sc-0.1Yb-0.04Zr合金在耐热导电材料领域最具应用前景。     

时效工艺及镁硅含量对Al-Er-Zr-B合金性能的影响

试验研究了在Al-Er-Zr-B合金中加入不同含量Mg、Si元素及时效工艺对其性能的影响。结果表明,随着添加的Mg、Si总量的增加,合金的抗拉强度提高而导电率下降;提高时效温度会使合金的强度显著下降、导电率上升。210℃以下时效试样经热保持后,由于β″相转变为β'相或β相导致强度热保持率低;继续提高时效温度后这种转变带来的影响减弱,并且热保持过程中由于再结晶受到Zr B2和含Er相的抑制,热保持率已接近90%。时效温度为210℃时Mg、Si总质量分数为0.8%的试样抗拉强度和导电性匹配很好。     

Sc、Er元素在Al-Zn-Mg合金中的作用机理研究

采用直冷半连续铸造法制备了三种不同成分的Al-Zn-Mg-(Sc)-(Er)合金材料。利用金相显微镜、扫描电镜和透射电镜进行微观组织观察,采用差热分析仪测试相变转变温度,测试了硬度、拉伸性能并利用扫描电镜进行断口分析。结果表明:Al-8.5Zn-1.5Mg-0.1Zr合金中添加0.1%Sc+0.1%Er的晶粒细化效果最好,室温拉伸性能最佳,抗拉强度、屈服强度和伸长率分别可达585 MPa、566 MPa和8.3%;添加0.2%Er元素(0.1%Er等量替代0.1%Sc)的合金的晶粒细化效果和室温拉伸性能均明显差于Al-8.5Zn-1.5Mg-0.1Zr-0.1Sc-0.1Er合金;而添加0.4%Er元素(0.3%Er过量替代0.1%Sc)与添加0.1%Sc+0.1%Er元素对于Al-8.5Zn-1.5Mg-0.1Zr合金在晶粒细化和室温拉伸性能方面带来的增益效果较为接近,但较高含量的Er元素添加容易在合金内部形成偏聚的现象。     

Al-Er-xZr系列耐热铝合金导线的组织与性能

前期研究发现,铒、锆可提高铝合金的耐热性能,在此基础上,针对AT3合金的性能要求,开发了Al-Er-x Zr系列超耐热合金。研究表明,Al-Er-x Zr合金具有很好的导电和耐热性能,经时效后,其90%强度保持温度可达到300℃。通过热处理,Al-0.04Er-0.05Zr导电率可达60%IACS以上,在210℃下,可长期使用,满足AT3合金的性能要求。     

稀土Er改性6063铝合金导电性能研究

研究了在6063铝合金中加入微量稀土元素Er及经不同时效处理后对其导电性的影响。结果表明,随着Er含量的增加,导电性能提高,当Er含量为0.1wt%时达到最大值,之后随着Er含量的增加而逐渐降低;稀土Er可以降低合金中多余的Si、Fe等杂质元素对6063铝合金的危害作用,并形成对合金导电性能有利的化合物;随时效时间的延长,导电性能逐渐提高,时效工艺为200℃×5 h时达到最大值,之后随时效时间的延长而逐渐降低。     

Zr元素对Cu-Cr-Y合金组织和性能的影响

对添加微量Zr元素的Cu-0.8Cr-0.05Y(wt％)合金进行冷轧及时效处理,分析了各试样的显微组织、硬度及导电率,研究了热处理后该合金的时效行为.结果表明:适量Zr元素的加入,可细化合金的显微组织.Zr的加入可抑制合金时效过程中Cr析出相的长大,细化Cr析出相,提高合金强度,能有效的保持强度.适量添加量为0.15wt％～0.20wt％,经90％冷轧变形,在480℃时效60 min后,显微硬度可达198 HV,导电率达81％IACS,可获得优良的硬度与导电率匹配的综合性能.     

铸态及挤压态Mg-11Li-3Al-xZr合金的组织及性能

通过真空感应熔炼及挤压变形制备了铸态及挤压态的Mg-11Li-3Al-xZr(x=0、0.1)合金,采用OM、XRD、SEM、EDS观察并分析了合金的显微组织,测试了不同状态合金的力学性能。结果表明,Mg-11Li-3Al-xZr合金均含有β-Li、α-Mg、θ-MgLi_2Al、AlLi相,Mg-11Li-3Al-0.1Zr合金中还存在Al_3Zr相。铸态合金晶粒粗大,挤压变形过程中发生动态再结晶使晶粒细化。Zr的添加能明显细化晶粒,尤其在挤压后Mg-11Li-3Al-0.1Zr合金晶粒尺寸仅为Mg-11Li-3Al合金的1/4左右。铸态时两种合金力学性能相近,Mg-11Li-3Al-0.1Zr合金伸长率略低;挤压变形后两种合金伸长率较高,而且由于加工硬化和细晶强化作用,强度明显提高,Mg-11Li-3Al-0.1Zr合金的强度达到194 MPa,较铸态提高32.8%。     

Zr对挤压铸造Al-5.0Cu-0.4Mn合金显微组织和力学性能的影响

采用拉伸力学性能测试、宏观腐蚀、扫描电镜(SEM)、透射电镜(TEM)等,研究不同Zr含量对挤压铸造Al-5.0Cu-0.4Mn合金显微组织和力学性能的影响,并与重力铸造的合金的显微组织和力学性能进行对比分析。结果表明:针对铸态合金,无论是挤压铸造还是重力铸造,在Zr含量(质量分数)为0.25%时,合金获得最佳的抗拉强度、屈服强度和伸长率;而对于热处理态合金,当Zr含量从0增加到0.35%时,合金的抗拉强度和屈服强度都随着Zr含量的增加而增加,但伸长率在Zr含量为0.15%时达到最大值。挤压铸造可以显著改善不同Zr含量合金的伸长率,但对铸态合金伸长率的提升幅度明显优于热处理态合金的。Zr在铸态合金中的强化作用主要是细晶强化,而合金经T6热处理后,固溶强化以及Al3Zr粒子和θ?相的弥散强化是主要强化机制,挤压铸造可以显著改善Al3Zr粒子的弥散强化效果。     

稀土La对AlSi7Cu2Mg合金组织与性能的影响

制备了不同La含量的AlSi7Cu2Mg合金,通过显微组织观察,拉伸性能测试,研究了La含量对AlSi7Cu2Mg合金组织与力学性能的影响。结果表明,添加0.3wt%的La对AlSi7Cu2Mg合金的组织细化效果最好,稀土La含量达到0.5%时,AlSi7Cu2Mg合金组织中出现富La相,割裂基体,影响合金力学性能。随着La含量的增加,铸态和热处理态的AlSi7Cu2Mg合金抗拉强度和伸长率均先增加后降低。当La含量为0.3wt%时,合金试样的拉伸强度达到最大值,当La含量达到0.5wt%时,合金拉伸强度明显降低。     

缓慢升温时效处理对Al-Zn-Mg-Er-Zr合金性能的影响

利用扫描电镜(SEM)、显微硬度计及电导仪研究了120℃时效的两种不同工艺对Al-5Zn-3Mg-0.1Er-0.1Zr合金力学性能及导电率的影响。结果表明,相较于直接置于120℃时效工艺,采用5 h缓慢升温至120℃时效处理的试验合金的导电率提高至30.77%IACS,硬度、抗拉强度、屈服强度和伸长率分别提升至186.6 HV0.2、538 MPa、454 MPa和17.5%。两种时效工艺处理合金的断裂方式均为韧脆混合型断裂,但5 h缓慢升温时效处理合金的韧窝密度较高,剪切面特征减少。     

铜银合金导线的显微组织与性能

利用光学显微镜和X射线衍射仪表征TAg0.1铜银合金的显微组织,采用显微硬度计、电子万能试验机、电导率测量仪等设备研究TAg0.1合金的力学性能及电学性能,系统分析铜银合金导线成型工艺过程中挤压、拉拔及退火等工序对TAg0.1合金显微组织、力学性能和电学性能的影响。结果表明:拉拔处理后TAg0.1合金的强度和硬度较挤压态提高,但伸长率和电导率降低。经退火处理后,TAg0.1合金的强度和硬度值均减小,伸长率和电导率均增大。经挤压、拉拔、中间退火、拉拔的工艺后,获得的TAg0.1空心导线硬度值为129.7 HV0.05、抗拉强度为400 MPa、导电率为99.5%IACS。     

热处理工艺对AA8030铝合金导线组织性能的影响

对AA8030铝合金导线进行热处理,探讨热处理参数对其相组成、显微组织及性能的影响。结果表明,经适当热处理后,该合金导线中AlMg_2Zn相消失,Al_(13)Cu_4Fe_3相发生部分溶解;在480℃保温6 h、空气中冷却后,合金导电率达最高值62.28%IACS,比未经过热处理的试样导电率提高了2.81%,而该热处理工艺后试样的抗拉强度有所降低,伸长率却大幅度提高;在480℃保温少于1 h、空气中冷却工艺处理后,合金伸长率为39.097%,比未经热处理的试样伸长率提高了34.097%。     

石油钻杆用高强Al-Zn-Mg-Cu系铝合金的显微组织和力学性能（英文）

采用维氏硬度测试、拉伸性能测试、透射电子显微镜(TEM)研究3种石油钻杆用Al-Zn-Mg-Cu系合金(合金A:Al-6.9Zn-2.3Mg-1.7Cu-0.3Mn-0.17Cr,合金B:Al-8.0Zn-2.3Mg-2.6Cu-0.2Zr,合金C:Al-8.0Zn-2.3Mg-1.8Cu-0.18Zr)的显微组织和力学性能。结果表明,经(450℃,2 h)+(470℃,1 h)固溶处理及120℃时效12 h后,A、B和C3种合金的抗拉强度、屈服强度和伸长率分别达到736 MPa、695.5 MPa和7%;711 MPa,674 MPa和12.5%;740.5 MPa,707.5 MPa和13%。合金A的强化相为细小弥散分布的GPⅡ区和η'相;合金B的强化相为η'相;合金C的强化相为GPⅠ区、GPⅡ区和η'相,这是合金C具有较佳综合性能的原因。增加Zn含量有利于提高合金强度;增加Cu含量使合金强度略有下降,伸长率上升;增加Mn含量使合金基体内形成尺寸较大的第二相粒子,从而导致合金塑性的降低。