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Mn元素合金化对8076铝合金线材组织与性能的影响

林海波  
【摘要】:8000系列铝合金导线凭借其高电导率高强度高抗蠕变性能,以及良好的经济价值,已受到越来越多的重视,在国内外得到了广泛的应用,并且使用效果良好。本文在电缆用8076铝合金导体基础上,通过对合金成分设计、成形及热处理工艺的研究,拟开发出一种微合金化的8076铝合金导线。 为了进一步减小Fe元素对合金力学和导电性能的不利影响,研究了不同Mn元素加入量对合金组织与性能的影响;系统研究了拉拔工艺与合金线材组织和性能的关系,以期找出最佳的拉拔成形工艺;同时深入研究了热处理工艺对合金线材组织和性能的影响,确定合理的热处理制度。Mn元素微合金化研究结果表明,Mn元素的加入,可以改变铸态和挤压态合金中Fe相的分布与形态,原来的针状、大片状、长条状Fe相断裂,变为间断的短棒状、粒状、球状等,减小对电导率和塑性的不利影响,大幅提高合金的抗拉强度;当Mn元素加入量为0.05%时,获得的线材综合性能较好。拉拔工艺研究表明,在拉拔过程中,中间道次加入退火工艺后,获得的线材导电性能普遍优于直接冷拔的,其中在Φ3.5mm处经过350℃中间退火后,最终拉拔线材综合性能最优,其电导率达到了61.32%IACS,抗拉强度为158.3MPa,伸长率为12.16%。退火工艺对线材性能影响研究表明,冷拔线材进行退火处理有利于改善其综合性能,解决电学和力学性能的矛盾;退火温度在160℃~400℃之间时,线材畸变的晶粒经回复再结晶形核成新的等轴晶粒,并随退火温度的提高再结晶晶粒逐渐增多并长大,电导率呈先上升后下降的趋势,当退火工艺为:退火温度330℃、保温时间1.5h、随炉冷却,线材综合性能最好,其电导率可达61.83%IACS,抗拉强度为108.6MPa,伸长率达21.86%,符合电缆导体用铝合金线的国家标准;此外,线材的电导率与退火后的冷却方式有关,其中随炉冷却得到的线材电导率要普遍高于空冷。时效热处理工艺对导线组织与性能影响研究表明,时效热处理使合金中析出了规则六方状的(Al,Mg)相和块状(Al,Mg,Si,Fe)相;固溶温度和时效工艺不同获得的导线性能也不同,双级时效较单级时效的电导率和伸长率有明显提高;当采用480℃/1h固溶+双级时效处理后,线材的综合性能达到最佳,电导率较冷拔态稍有提高,达到60.6%IACS,塑性大幅改善,伸长率达到了20.34%。


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