Zr、B、Er对耐热导电铝合金微观组织及性能影响的研究

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1、学校代码10459学号或申请号201512131629密级硕士学位论文Zr、B、Er对耐热导电铝合金微观组织及性能影响的研究作者姓名：赖存明导师姓名：杨昇副教授学科门类：工学专业名称：材料物理与化学培养院系：物理工程学院完成时间：2018年5月AthesissubmittedtoZhengzhouUniversityforthedegreeofMasterStudyontheeffectofZirconiumErbiumandBorononthemicrostructureandpropertiesofThermal-resistantConduct

2、iveAluminiumAlloyByCunmingLaiSupervisor:Prof.ShengYangMaterialsPhysicsandChemistryCollegeofPhysicsandEngineeringMay,2018学位论文原创性声明本人郑重声明：所呈交的学位论文，是本人在导师的指导下，独立进行研究所取得的成果。除文中已经注明引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的科研成果。对本文的研究作出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本声明的法律责任由本人承担。学位论文作者：日期：年月日学位论文使用授

3、权声明本人在导师指导下完成的论文及相关的职务作品，知识产权归属郑州大学。根据郑州大学有关保留、使用学位论文的规定，同意学校保留或向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅；本人授权郑州大学可以将本学位论文的全部或部分编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或者其他复制手段保存论文和汇编本学位论文。本人离校后发表、使用学位论文或与该学位论文直接相关的学术论文或成果时，第一署名单位仍然为郑州大学。保密论文在解密后应遵守此规定。学位论文作者：日期：年月摘要国内外对于耐热铝导体的研究，主要是通过在基础合金中添加微量合金元素的方法，来

4、提高铝导体在高温下的工作水平，尤其以添加Zr、Er、Sc、Y等元素为主。然而在合金导体耐高温性能得以提高的同时，导电性能却大幅下降，同样会造成电流的传输受阻。因此为了使合金导体的综合性能得以保持，就必须优化合金成分。课题组前期对于Al-Zr、Al-Er以及Al-Zr-Er合金中添加微量B，通过优化合金元素的成分、选取最佳热处理工艺，在不降低合金导电性能的前提下，适当提高合金的耐热性。但是对于微合金元素Zr、Er、B在影响合金组织和性能的机理方面还需要进一步探索。本文通过“酸深度腐蚀”的方法对合金的微观组织形貌进行观察，对合金中规则形貌相的生成机理从晶

5、体学角度进行深度分析；同时通过对合金硬度和电阻率的测试，研究Zr、Er、B元素对合金各个热处理态力学性能和导电性能的影响机理，并结合微观组织深入探讨Zr、Er、B元素同时添加对铝合金导体的影响。获得的主要研究结果如下所示：通过对Al-Zr-B和Al-Zr-Er-B合金酸腐后的残余粉末进行SEM、TEM观察以及XRD测试分析，发现残余粉末以Zr、Er的硼化物为主，是ZrB2或Zr、Er复合硼化物(Zr，Er)B2。其中ZrB2以六边形片状结构、叠层状及其六边形片垂直其对边生长的花瓣状结构存在，且六边形片状ZrB2在生长过程中，存在成分的起伏，使得不同区

6、域的耐蚀性不同，形成六方环状层层嵌套结构；而Zr、Er复合硼化物同样以六边形片状和花瓣状结构为主，但其六边形片更厚，花瓣状结构体积更小，同时还有少量的塔状结构和细六棱柱堆积的玉米状结构。分析Zr、Er复合硼化物典型形貌形成的原因，认为Er原子的固溶引起化合物呈现多种形貌。有少量Er原子固溶，是以厚六边形片和花瓣状形貌存在；固溶量增多，则形成塔状结构；固溶量更多则是细的六棱柱形貌。通过对合金块状样进行金相组织观察，发现合金铸态组织呈现粗大的树枝状晶粒，经均匀化热处理后合金枝晶组织减少，但晶粒仍较为粗大。在后续的热加工过程中，晶粒趋于等轴化，同时沿挤压方

7、向呈取向性排列，晶粒明显得以细化。而经冷轧处理后，合金组织呈现明显的纤维状。I通过对合金导电性能和时效硬化行为的研究，发现微量Zr和Er的加入均使得合金导电性能下降，且Zr对合金导电性能的影响更显著，而B则可以降低Zr、Er对导电性的影响。合金时效热处理后，Al-Zr和Al-Er合金分别在175℃和300℃达到时效峰值；而Al-Zr-Er则在对应位置出现两个时效峰值，且Zr的加入使得合金硬度在更高温度得以保持；在Al-Zr、Al-Er和Al-Zr-Er合金中加入足量B，形成初生的ZrB2和ErB2，使得合金失去时效硬化效果，但当Al-Zr-Er中B欠

8、量，Al-Zr-Er-0.013B合金时效硬化曲线则和Al-Er合金类似，在300℃达到时效峰值,说明Zr是