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B对电解加Zr耐热电工铝合金组织及性能影响的研究

作　者: 单鹏
导　师: 杨昇
学　校: 郑州大学
专　业: 材料物理与化学
关键词: 硼 锆 铝合金 微观组织 导电性 耐热性
分类号: TG146.21
类　型: 硕士论文
年　份: 2009年
下　载: 21次
引　用: 1次
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内容摘要


适量Zr的加入能明显改善铝合金的耐热性能,但是Zr的加入会对合金的导电性产生负面影响。目前的研究结果认为:在耐热导电合金中加入B能削弱Zr对合金导电性的不良影响。不同的研究者认为B对耐热导电铝合金导电性能的影响机理不尽相同;有报道称耐热导电铝合金中B的加入对Zr的相组成和存在形态产生影响,从而削弱Zr对合金导电性产生的不良作用。本文主要研究了添加不同含量的B对含Zr耐热导电铝合金微观组织与性能的影响。研究结果对含Zr耐热导电铝合金的推广应用具有重要的理论意义和实际意义。研究表明:1.合金中添加的B不过量时,即控制含Zr耐热铝合金导线中加入的B在Zr∶B=1∶2的范围内,添加的B与合金中的Zr形成ZrB2化合物,ZrB2不能作为Al原子的形核中心,因此它不会对合金产生晶粒细化作用,不会增加晶界,从而对合金的导电性不会产生负面影响。过量B的加入对含Zr铝合金有一定的晶粒细化效果,但它可能会对合金的耐热性和导电性产生负面影响。2.铝合金浸蚀后的粉状残余物的XRD测试及SEM分析结果表明,在不含B合金试样的粉状残余物中的Zr大多是以细小弥散的絮状Al3Zr相存在的;而在含B合金试样中则出现了ZrB2粒子,说明B的加入与合金中的部分Zr发生反应,形成片状的ZrB2,以第二相粒子的形态析出。3.铝合金铸态试样的SEM分析结果表明,在不含B试样中没有发现含Zr的第二相粒子析出,合金中的Zr主要是以固溶态存在于Al基体中,基本不以第二相粒子的形态存在。而在含B的合金试样中,在晶粒内部和晶界处均出现了含Zr第二相粒子,大量含Zr的第二相粒子以细小板片状团聚在晶界处。4.在含Zr耐热铝合金导线中加入适量的B能提高导线的抗拉强度,同时能够消弱Zr对导线导电性产生的负面影响;但过量B的加入会使导线的导电性降低,要控制含Zr耐热铝合金导线中加入的B在Zr∶B=1∶2的范围内,此时铝合金导线达到最佳的使用性能。5.适量B的加入与合金中的Zr反应,生成ZrB2析出,增加了合金中的第二相粒子,使合金的高温强度提高,改善了合金的耐热性;但添加B的不宜过量,要控制在Zr∶B=1∶2的范围内,当合金中加入的B过量,超过Zr∶B=1∶2时,会使合金的高温强度降低,使合金的耐热性变差。

全文目录


摘要  3-5
Abstract  5-7
目录  7-9
第一章 绪论  9-25
  1.1 电工用铝合金的发展现状  9-14
    1.1.1 铝在电工行业的应用  9-11
    1.1.2 铝在其它电器工业上的应用  11-12
    1.1.3 国际标准化导电铝合金  12-13
    1.1.4 我国电工铝合金的研究  13-14
  1.2 锆在电工铝合金中的应用  14-17
  1.3 硼在电工铝合金中的应用  17-20
  1.4 影响铝导体导电性的因素  20-23
    1.4.1 化学成分  20-22
      1.4.1.1 基本杂质元素  20-21
      1.4.1.2 微量杂质元素  21-22
    1.4.2 氧化物夹杂  22
    1.4.3 气体因素的影响  22
    1.4.4 制造方法与工艺的影响  22-23
  1.5 课题研究的理论价值及应用意义  23-24
  1.6 本论文的主要研究内容  24-25
第二章 试验方案  25-31
  2.1 试验目的  25
  2.2 试验材料的制备  25-27
    2.2.1 试验所用原料  25
    2.2.2 熔炼工艺  25-26
    2.2.3 试样制备  26-27
  2.3 试验方案设计  27-28
    2.3.1 B对耐热导电铝合金铸态组织的影响  27
    2.3.2 时效处理对含B耐热导电铝合金硬度和组织的影响  27-28
    2.3.3 B对耐热铝合金导线抗拉强度、导电性和微观组织的影响  28
  2.4 试验方法  28-30
    2.4.1 化学成分分析  28
    2.4.2 硬度试验  28
    2.4.3 组织分析及晶粒尺寸测量  28-29
    2.4.4 扫描电镜分析  29
    2.4.5 合金的相分析  29
    2.4.6 电阻率的测量  29-30
    2.4.7 粉末试样的制备  30
  2.5 技术路线图  30-31
第三章 B对导电铝合金微观组织的影响  31-47
  3.1 B对含Zr导电铝合金的晶粒尺寸的影响  31-36
  3.2 B对铝合金中Zr的存在形态和分布规律的影响  36-45
    3.2.1 合金试样浸蚀残余物的XRD测试结果  36-39
    3.2.2 B对合金中Zr的存在形态和相组成的影响  39-41
    3.2.3 B对合金中Zr的分布规律的影响  41-45
  3.3 本章小结  45-47
第四章 B对耐热导电铝合金性能的影响  47-55
  4.1 B对耐热导线力学性能及电阻率的影响  47-49
  4.2 含B耐热导电合金的硬度试验结果及分析  49-53
  4.3 本章小结  53-55
第五章 结论  55-56
参考文献  56-61
作者攻读硕士期间发表文章  61-62
致谢  62

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中图分类: > 工业技术 > 金属学与金属工艺 > 金属学与热处理 > 金属材料 > 有色金属及其合金 > 轻有色金属及其合金 > 铝
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