Al-Mg-Si基導(dǎo)體材料組織和性能的研究.pdf

1、導(dǎo)體材料除了要有良好的導(dǎo)電性外，還要有一定的強度以支持其自身的重量和外來的自然載重。Al-Mg-Si系合金優(yōu)越的力學(xué)性能，使其在中重冰區(qū)、大跨越線路中優(yōu)勢明顯。但 Al-Mg-Si系鋁合金導(dǎo)線仍存在一些問題：① Al-Mg-Si系合金導(dǎo)電率較低。②合金中的 Mg2Si相往往以粗大的漢字狀形態(tài)出現(xiàn)，使合金的室溫力學(xué)性能特別是延伸率下降，同時也會限制 Mg2Si相對合金高溫性能的貢獻(xiàn)。③鑄態(tài)組織晶粒粗大，機械性能有待提高。
　　本文在

2、常用高強鋁合金導(dǎo)體材料6201、6101的基礎(chǔ)上，調(diào)整鎂硅比例，并添加硼、稀土和鍶元素，以提高合金導(dǎo)電性。采用正交試驗，對Al-Mg-Si-B-Re-Sr材料的成分進(jìn)行優(yōu)化，并通過對鑄態(tài)合金的導(dǎo)電率、抗拉強度和伸長率進(jìn)行評分，得出最佳合金成分Al-0.96Mg-0.6Si-0.05B-0.3Re-0.03Sr。對合金錠進(jìn)行不同溫度的均勻化處理，研究均勻化溫度和時間對合金顯微組織和性能的影響，確定最佳均勻化溫度和保溫時間為575℃，9h。

3、將均勻化后的合金擠壓、拉拔，制備鋁合金線。固溶、時效處理后測試合金線性能。
　　研究結(jié)果表明，各因素對合金導(dǎo)電率的影響顯著程度由大到小依次為：鎂硅比例、硼含量、鍶含量和稀土含量。對合金抗拉強度的影響顯著程度由大到小依次為：鎂硅比例、鍶含量、硼含量、稀土含量。對合金伸長率的影響顯著程度由大到小依次為：鎂硅比例、硼含量、稀土含量、鍶含量。最優(yōu)合金Al-0.96Mg-0.6Si-0.05B-0.3Re-0.03Sr，鑄態(tài)時的導(dǎo)電率、抗拉

4、強度和伸長率分別為43.1％IACS，175MPa，12.9%。
　　當(dāng)合金中鎂硅比例為1.5:1時，合金組織中有粗大板塊狀初晶硅生成。初晶硅降低合金導(dǎo)電性、抗拉強度和伸長率。當(dāng)合金中鎂硅比例為1.6:1和1.7:1時，無初晶硅出現(xiàn)。質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.03%的鍶，能夠使網(wǎng)狀Mg2Si分散、細(xì)小，使AlFeSi由β-AlFeSi相轉(zhuǎn)變?yōu)棣?AlFeSi相，提高合金力學(xué)性能，改善合金加工性能。當(dāng)鍶含量超過0.1%時，合金組織中出現(xiàn)針狀A(yù)l

5、4Sr相，隨著鍶含量的增加，Al4Sr相增多，并且在晶界處偏聚，降低合金導(dǎo)電性能和力學(xué)性能。
　　對最優(yōu)合金進(jìn)行不同溫度的均勻化處理，560℃保溫16h和575℃保溫9h，晶界處的偏析得到明顯改善，晶界變細(xì)，第二相分散，合金顯微組織最佳，590℃保溫4h，合金出現(xiàn)過燒現(xiàn)象。當(dāng)均勻化溫度為560℃，保溫時間為16小時時，合金導(dǎo)電率達(dá)到最大值，為55.6%IACS，比鑄態(tài)合金導(dǎo)電率（43.1%IACS）提高29.0%。當(dāng)均勻化溫度為5

6、75℃時，保溫時間為9小時時，合金導(dǎo)電率達(dá)到最大值，為55.5%IACS，比鑄態(tài)合金導(dǎo)電率（43.1%）提高28.7%。均勻化處理后，合金抗拉強度降低，伸長率升高。560℃均勻化處理16h，合金抗拉強度為153MPa，伸長率為13.1%，575℃均勻化處理9h，合金抗拉強度為166MPa，伸長率為13%。
　　擠壓后的Al-0.96Mg-0.6Si-0.05B-0.3Re-0.03Sr合金，晶粒在應(yīng)力作用下被拉長，沿擠壓方向有較明

7、顯的方向性。晶界處的粗大第二相，發(fā)生破碎，并沿擠壓方向分布。冷拉后，晶粒呈明顯的纖維狀。350℃中間退火后，顯微組織變化不明顯。中間退火的鋁合金導(dǎo)線較未退火的鋁合金導(dǎo)線導(dǎo)電率和抗拉強度有所降低，伸長率有所升高。合金線的抗拉強度隨著時效時間的延長，先增大后減小。時效溫度越高，合金線強度峰值越大，達(dá)到峰值所需時間越短。合金線的導(dǎo)電率，隨著時效溫度的增加，和時效時間的延長，逐漸增大。最佳固溶、時效參數(shù)為：550℃固溶處理0.5h，空冷，200