高性能稀土鋁合金導(dǎo)體材料研究.pdf

1、隨著我國經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展,電力系統(tǒng)的大發(fā)展、大規(guī)模的基礎(chǔ)建設(shè),我國對電線電纜的需求量快速的增長。目前我國電線電纜的導(dǎo)體材料大部分采用是銅導(dǎo)體,但由于我國銅資源緊張,銅價(jià)居高不下,銅導(dǎo)體材料占據(jù)銅電線電纜成本的約70％,導(dǎo)致制造銅電線電纜的成本太大;若使用純鋁導(dǎo)體材料,經(jīng)過我國長期的使用發(fā)現(xiàn)純鋁導(dǎo)體材料長期運(yùn)行或電流過載后會(huì)發(fā)生較大的蠕變,導(dǎo)致接觸電阻增大,易引起事故,且彎曲性能不好,易開裂或折斷,同樣易引發(fā)事故。因此,鋁合金導(dǎo)體材料的研究

2、勢在必行。
　　本文采用正交試驗(yàn)方案,通過自硬樹脂砂型鑄造、旋鍛加工等工藝制備稀土鋁合金桿,測試其抗拉強(qiáng)度、斷裂延伸率、導(dǎo)電率,研究合金元素鐵、銅、鎂、鈰對稀土鋁合金導(dǎo)體材料力學(xué)性能與導(dǎo)電性能的影響,旨在獲得一種具有高的導(dǎo)電性和良好機(jī)械性能的稀土鋁合金導(dǎo)體材料的最佳配方。研究結(jié)果表明:合金元素鐵、銅、鎂、鈰的加入提高了稀土鋁合金導(dǎo)體材料抗拉強(qiáng)度,而且鐵元素對其抗拉強(qiáng)度的影響最大,其次是鎂、銅、鈰;合金元素鐵、鎂的加入降低了稀土鋁合

3、金導(dǎo)體材料的斷裂延伸率,而且鐵元素對稀土鋁合金導(dǎo)體材料的斷裂延伸率的影響較大,在稀土鋁合金導(dǎo)體材料中加入0.10%~0.40%的銅元素,隨著銅元素含量的增加稀土鋁合金導(dǎo)體材料的斷裂延伸率先有所增長繼而降低,但是變動(dòng)數(shù)值較小,說明銅元素對稀土鋁合金導(dǎo)體材料的斷裂延伸率影響較小,在稀土鋁合金導(dǎo)體材料中加入0.10~0.30%的稀土元素鈰,當(dāng)稀土鋁合金導(dǎo)體材料中稀土元素鈰的含量高于0.1%而低于0.2%時(shí),隨著鈰元素含量的增加,稀土鋁合金導(dǎo)體

4、材料的斷裂延伸性逐漸降低,當(dāng)稀土鋁合金導(dǎo)體材料中稀土元素鈰的含量大于0.2%而小于0.3%時(shí),隨著鈰元素含量的增加,稀土鋁合金導(dǎo)體材料的斷裂延伸率逐漸提高;合金元素鐵、銅、鎂的加入降低了稀土鋁合金導(dǎo)體材料的導(dǎo)電率,而且鐵元素對稀土鋁合金導(dǎo)體材料的導(dǎo)電率的影響較大,其次是鎂元素、銅元素,在試驗(yàn)范圍內(nèi)向稀土鋁合金導(dǎo)體材料中加入稀土元素鈰,隨著稀土元素鈰含量的增加,稀土鋁合金導(dǎo)體材料的導(dǎo)電率逐漸增大;綜合考慮試驗(yàn)分析結(jié)果及實(shí)際應(yīng)用中對稀土鋁導(dǎo)

5、體材料力學(xué)性能和導(dǎo)電性能的要求,其最佳的合金元素成分配比是0.25%Fe、0.40%Cu、0.05%Mg、0.30%Ce、0.008%B、其余為鋁及不可避免的雜質(zhì)。
　　在確定稀土鋁合金導(dǎo)體材料的最佳合金元素成分配比后,采用連鑄連軋、拉拔制備化學(xué)成分為最佳合金元素成分配比的稀土鋁合金導(dǎo)線,對經(jīng)過了冷拉變形的稀土鋁合金導(dǎo)線進(jìn)行不同工藝參數(shù)退火處理,測試其抗拉強(qiáng)度、斷裂延伸率、電阻率、導(dǎo)電率,研究退火處理工藝對稀土鋁合金導(dǎo)線力學(xué)性能與

6、導(dǎo)電性能的影響。研究結(jié)果表明:退火處理可以降低稀土鋁合金導(dǎo)線的抗拉強(qiáng)度,提高其斷裂延伸率,而且退火溫度相同時(shí),隨著保溫時(shí)間的增加,稀土鋁合金導(dǎo)線的抗拉強(qiáng)度逐漸降低、斷裂延伸率逐漸增大,退火處理的保溫時(shí)間相同時(shí),隨著退火溫度的增大,稀土鋁合金導(dǎo)線的抗拉強(qiáng)度不斷的降低、斷裂延伸率不斷的增加,退火處理的退火溫度(在一定的范圍內(nèi))和保溫時(shí)間達(dá)到一定值時(shí),隨著退火溫度或者保溫時(shí)間的增加,稀土鋁合金導(dǎo)線的抗拉強(qiáng)度與斷裂延伸率變化不大;退火處理可以降

7、低稀土鋁合金導(dǎo)線的電阻率,提高其導(dǎo)電率,而且退火溫度相同時(shí),隨著保溫時(shí)間的增加,稀土鋁合金導(dǎo)線的電阻率逐漸減小、導(dǎo)電率逐漸增大,退火處理的保溫時(shí)間相同時(shí),隨著退火溫度的增大,稀土鋁合金導(dǎo)線的電阻率逐漸減小、導(dǎo)電率逐漸增大;綜合考慮實(shí)驗(yàn)分析結(jié)果與實(shí)際應(yīng)用中電線電纜線芯對鋁合金導(dǎo)線力學(xué)性能和導(dǎo)電性能的要求,其最佳的退火處理工藝參數(shù)是退火溫度310℃,保溫時(shí)間30分鐘,直接空冷,經(jīng)該退火處理工藝處理的稀土鋁合金導(dǎo)線,抗拉強(qiáng)度為129N/mm2