MgSi元素对AlMgSi合金性能影响探讨.doc

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1、Mg、Si元素对Al-Mg-Si合金性能影响探讨摘要：文章研究了Mg、Si元素对Al-Mg-Si合金性能影响，重点分析Mg/Si对Al-Mg-Si合金导线在时效过程中导电率及显微硬度的影响。利用示差扫描量热法(DSC)及透射电子显微镜(TEM)方法分析，探索镁硅比对Al-Mg-Si合金导线性能影响的内在机理。关键词：Al-Mg-Si合金；镁硅比；Mg5Si6；时效；导电率;硬度引言自从1898年美国正式使用纯铝线做架空绞线和1921年出现Aldrey铝合金以来，铝作为导体在电气工业中被大量应用。铝合金克服

2、了纯铝绞线的强度底、蠕变性、耐热性能差等缺点，使导电用铝合金发展更为迅速。铝合金芯铝绞线(ACAR)在北美的美国、加拿大等国得以大量应用。为实现可持续发展，履行国企社会责任，国网公司近年来积极推进,新材料、新技术和新工艺”应用，建设环境友好和资源节约型电网。节能导线作为输电线路最有效的节能降耗措施正在逐步推广，其中导电率52.5%高强度铝合金及导电率58.5%IACS中强度铝合金在高压、超高压、特高压输等输电线路工程中得以广泛使用。近年来铝合金产品也得以迅速批量应用，其中高强度铝合金的导电率52.5%、5

3、3%IACS两个等级，中强度铝合金的导电率58.5%IACS,与国外先进技术相比还有一定的提升空间。虽然我国铝合金制造水平得以发展迅速，但受研发仪器、研发能力的限制，在电工材料用铝合金的技术一直未有较明显的突破，公司与澳大利亚莫纳什大学合作，对合金导电性能的提升做相关技术研究。1合金强化原理铝镁硅系合金导线是一种可热处理强化型铝合金导线，在人工时效过程中析出强化是其主要的强化手段之一。在人工时效过程中，主要发生点缺陷的消失、固溶原子脱溶、析出相的形核长大以及位错I口I复现象。固溶原子对铝合金导线导电率的影

4、响要远大于析出相的影响，因此铝镁硅系合金导线的时效过程是导电率不断升高的过程。固溶态Al-Mg-Si合金杆在时效过程中依次析出GP区、B〃(Mg5Si6)、日’及8相(Mg2Si),其中B〃相呈针状并与基体存在共格关系，时效硬化效应最明显，是峰时效时的产物，随着时效时间的进一步延长，由于新相的产生及长大，新的析出相逐渐失去了与基体的共格关系，时效硬化效应下降，进入过时效阶段。通过对合金元素配比、成相、固溶等方面展开宏观、微量的分析。发现在铝镁硅合金中强化相Mg5Si6相比Mg2Si相，对合金的导电性能和强

5、度更佳。高导铝合金就是通过配方及工艺调整，是合金强化相以Mg5Si6为主。Mg5Si6强化相与传统的Mg2Si强化相相比，具有相晶粒小，结构稳定，不易聚集长大，分布均匀，能较好的提高铝合金导电性能和强度。2合金成分对性能的影响镁、硅是铝镁硅系合金导线中两种基本的合金元素，其含量直接影响该体系铝合金导线的性能。已有的研究表明，铝镁硅系铝合金导线强化的主要原因是人工时效过程中析出的Mg2Si粒子弥散分布在基体中，从而提高其强度。Mg2Si粒子中镁元素和硅元素的质量比为1.73，但在实际生产过程中所采用的镁硅质

6、量比一般小于1.73,这主要是因为镁对导电率的影响要大于硅元素的影响，余量硅的存在可以促进镁元素的脱溶。余量硅的存在同样可以和铝及杂质元素铁作用生成铝铁硅相。为了系统的研究镁硅质量比对.铝合金导线性能的影响，文章设计了六组合金元素总量为l.3%wt,镁硅质量比从1.00等差升高至2.20的Al-Mg-Si合金导线。在熔炼过程中由于合金元素烧损、成分偏析等因素的存在，造成合金的真实成分和设计成分之间存在一定的偏差。对Al-Mg-Si合金导线的性能而言，成分起到了决定性的作用，为了保证实验的可对比性，研究中将

7、挤压所得Al-Mg-Si合金杆截取成30cni的短杆，并将试样两端锯下进行成分测定，根据实测成分选取实验样品。表1所示为文章所选取实验样品的实测成分。从表1中可以看出所选取的实验样品合金元素总量接近（1.28土0.05%wt）,镁硅比依次升高，从1.10递增至2.40,相邻两组样品镁硅比相差约0.30本次实验所熔炼六组铝合金依据镁硅比的大小可以分为两组,1-3炉试样镁硅质量比小于1.73,属于富硅型合金，4-6炉试样镁硅质量比大于1.73,属于富镁型合金。2.1Mg/Si对Al-Mg-Si合金导电性能的影

8、响人工时效是Al-Mg-Si合金导线生产制造流程中重要的步骤之一，为了对比研究分析不同镁硅比样品在时效过程中导电率的变化规律，文章将冷变形后所制得铝合金导线置于150C烘箱中进行人工时效，并测试不同时效时间下导电率的大小，图1所示为不同镁硅比样品在150°C时效过程中导电率的变化。图1不同镁硅比铝合金导线时效过程中导电率的变化从图1中可以看出，随宥时效时间的不断延长，铝合金导线的导电率随之不断升高，在时效前三小时内，导电率呈较