Al-Er高强耐热导电铝合金的性能研究

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本文在课题组前期所研究的Al-Er-Zr-B系超导耐热导电铝合金的基础上,加入不同含量的Mg、Si元素,研究第二相、析出相及时效热处理工艺对Al-Er-Zr-B-Mg-Si合金抗拉强度、导电率和耐热性能的影响,以获得抗拉强度、导电率和耐热性匹配良好的高强耐热导电铝合金为目的,同时对合金的铸态组织、均匀化态组织、轧制以及固溶淬火的合金组织进行观察分析。  在铸态组织中,晶粒主要是粗大的柱状晶,第二相的存在形式主要是粗大板条状或球状含Er相,六方板片状ZrB2相;经过均匀化处理后,偏析得到消除,第二相中的Mg、Si元素会溶入基体中,粗大板条状含 Er相断裂成为细小板条状或球状相,ZrB2相其形貌没有变化,耐热性能良好。  合金经过热挤压、热轧后,大部分第二相在外力的作用下破碎成颗粒状,沿加工变形方向拉长断续排列,冷轧后,随着变形量的增大第二相的间距和破碎程度进一步增大;ZrB2相由于较坚硬没有发生明显的破碎。  在 T9热处理工艺下,影响实验合金抗拉强度和导电率的因素主要有含 Er相和ZrB2颗粒带来的弥散强化、Mg2Si相的析出强化、Mg2Si相对晶格的畸变作用以及加工硬化作用。试样在180℃和210℃时效主要析出与基体共格的β"相,引起较大的晶格畸变导致强度较高但塑性和导电率略低;继续提高时效温度则合金中析出相为半共格β或非共格β相,相间距增大,晶格畸变程度减弱,以致强度迅速下降而塑性和导电率提高;随着镁硅总量的增加,析出相的密度增大,合金的抗拉强度也增大。  230℃×1h热保持过程中,在低温下时效的合金中的β"相和β′相,会发生相变或相长大,导致强度保持率低;高温时效的合金中的完全析出并长大的β相变化很小,合金中的含Er相和ZrB2对晶界的迁移阻碍作用显现,所以合金的强度保持率达到90%。  通过对合金的断口形貌分析可知合金的断裂形式为韧断,合金的塑性随时效温度的提高而增大,随镁硅总量的增加而降低;在180℃×8h时效的合金整体延伸率最低,为7~9%,300℃时效的合金整体延伸率最高,在11%左右。  210℃×8h和240℃×4h时效下,当合金的镁硅总量大于0.6wt%时强度和导电率匹配良好,其中210℃×8h时效的0.10Zr-0.50Mg-0.30Si合金强度为311MPa时导电率达55.5%IACS;在考虑高强耐热导电铝合金牌号AT2对强度、导电率和耐热性能的综合要求下,有多组合金接近AT2的指标。
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