連續(xù)ECAE動態(tài)時(shí)效成形Al-Zr-B-Y耐熱鋁合金導(dǎo)體的組織與性能.pdf

1、鋁及鋁合金具有較小的密度、較高的強(qiáng)度比、很好的導(dǎo)電和導(dǎo)熱性能。高溫耐熱鋁合金導(dǎo)線是一種新型特種導(dǎo)線，與傳統(tǒng)的導(dǎo)線相比，它具有較高的高溫強(qiáng)度，具有較好的抗冰凍災(zāi)害的能力。根據(jù)鋁合金導(dǎo)體的生產(chǎn)和研究現(xiàn)狀，本文以耐熱Al-Zr-B-Y合金作為研究對象，通過利用DEFORM-3D模擬軟件，優(yōu)化改進(jìn)模具的尺寸及結(jié)構(gòu)，以及拉拔工程的溫度和速度，使其更加的合理與完善；經(jīng)過動態(tài)連續(xù)ECAE擠壓，確定最合理的擠壓次數(shù)。采用連續(xù)ECAE動態(tài)時(shí)效成形工藝，制

2、備高性能的鋁合金導(dǎo)體坯料。通過時(shí)效處理，進(jìn)一步提高合金導(dǎo)體的各項(xiàng)性能。借助金相顯微鏡、掃描電子顯微鏡、材料拉伸試驗(yàn)機(jī)和雙臂直流電橋等設(shè)備儀器研究連續(xù)ECAE動態(tài)時(shí)效成形Al-0.3Zr-0.06B-Y合金的微觀組織、各項(xiàng)力學(xué)性能以及導(dǎo)電性能，主要結(jié)果如下：
　　(1)通過對利用Deform-3D模擬，優(yōu)化ECAE模具并進(jìn)行拉拔過程模擬。隨著拉伸道次、摩擦系數(shù)、拉拔速度的增加，鋁線的溫度由開始道次的室溫逐漸上升。在無冷卻條件下，成品

3、道次的鋁線溫度可達(dá)180℃以上，其中摩擦系數(shù)比拉伸速度對導(dǎo)線溫度影響更大。
　　(2)連續(xù)ECAE工藝制備的鋁合金，晶粒更加細(xì)化，合金性能更加優(yōu)越，力學(xué)性能和導(dǎo)電性能都有一個(gè)質(zhì)的提高。本文利用99.7％純鋁錠作為原材料，當(dāng)Al-0.3Zr-0.06B-Y合金中稀土Y元素的含量為0.2%，當(dāng)工藝參數(shù)為：澆注溫度750℃，ECAE擠壓溫度350℃時(shí)，擠壓道次為4時(shí)，動態(tài)連續(xù)ECAE成形Al-Zr-B-Y合金桿有優(yōu)良的力學(xué)性能和導(dǎo)電性能

4、。其導(dǎo)電率、抗拉強(qiáng)度和伸長率分別為59.5%IACS、249.3MPa和11.3%。
　　(3)稀土Y含量的加入，Al-0.3Zr-0.06B合金導(dǎo)體的組織得到細(xì)化，當(dāng)Y含量達(dá)到0.2％時(shí)Al-0.3Zr-0.06B合金晶粒的均勻化程度最好，細(xì)化效果也最明顯，當(dāng)Y的含量超過0.2％時(shí)晶粒形態(tài)和大小變化不再明顯。在Al-0.3Zr-0.06B合金凝固過程中，只有少量Y元素過飽和固溶在Al-0.3Zr-0.06B合金中，大部分Y偏聚在

5、Al-0.3Zr-0.06B合金的晶界處。對Al-0.3Zr-0.06B合金進(jìn)行Y元素合金化后，提高了導(dǎo)體的導(dǎo)電率、抗拉強(qiáng)度和耐熱性。并且Al-0.3Zr-0.06B合金的導(dǎo)電率在Y含量為0.2%時(shí)達(dá)到最高，為59.5%IACS。
　　(4)采用過時(shí)效工藝，可制備高性能的Al-Zr-B-Y合金的導(dǎo)體。Al-0.3Zr-0.06B-0.2Y合金在過失效處理時(shí)的時(shí)效溫度、時(shí)效時(shí)間、抗拉強(qiáng)度、伸長率、等效導(dǎo)電率為：①160℃、12h、2

6、67.76MPa、7.0%、59.32%IACS，②180℃、12h、265.32MPa、6.7%、59.54%IACS，③200℃、12h、263.21MPa、6.4%、59.73%IACS，④220℃、12h、261.87MPa、6.2%、59.94%IACS。
　　(5)添加適量的稀土Y元素的可有效提高Al-0.3Zr-0.06B合金導(dǎo)體的導(dǎo)電性能，在時(shí)效溫度和時(shí)間分別為220℃和16h時(shí)導(dǎo)線的導(dǎo)電性達(dá)到最高值，Al-0.3