引言當(dāng)今社會快速發(fā)展，智慧物聯(lián)網(wǎng)、無人蔬菜種植大棚、新能源電動汽車等新興產(chǎn)業(yè)迅速崛起，但是新興產(chǎn)業(yè)的崛起需求巨大能源的同時也要尊重與保護自然。同時，人們對電力的需求日益增加，擴大電網(wǎng)的建設(shè)以及研制高導(dǎo)高強度的導(dǎo)電材料迫在眉睫。低損環(huán)保同時有著不錯性能的輸電材料隨著科學(xué)材料技術(shù)、制造工藝水平的不斷進步，開始嶄露頭角。鋁合金導(dǎo)線具有強度高、重量輕、導(dǎo)電性能及耐磨損性較好以及環(huán)境友好等優(yōu)點，因此鋁合金新型材料一經(jīng)研發(fā)究極易引起人們的關(guān)注，具有不可估量的經(jīng)濟科學(xué)研究價值。

第1章緒論1.1鋁及鋁合金的發(fā)展與應(yīng)用

鋁元素資源豐富，占整個地殼金屬元素的8.3%，由于鋁化合物的弱氧化性，人類想要從其化合物中還原鋁極為不易，故而更難提取具有更高純度的金屬鋁。直到1854年，德維爾利用鈉代替鉀還原氯化鋁，第一次制得了純度較高的鋁錠，他的這一成就為后來鋁及鋁合金的大批量生產(chǎn)打下了堅實基礎(chǔ)。純鋁密度較低，為2.7g/cm3，有良好的導(dǎo)熱性，導(dǎo)電性，具有的高的塑性和延展性，廣泛用作導(dǎo)電體。鋁由于其活性化學(xué)性質(zhì)而具有良好的耐腐蝕性，同時容易氧化，但其表面的氧化膜非常致密。由于純鋁的強度較低，在現(xiàn)實生活中難以直接應(yīng)用，故而常以鋁為基體與其他合金結(jié)合，集各種優(yōu)點制成鋁合金使用。鋁合金的突出特點是密度小、強度高。各種鋁合金性能不同，例如Al-Mn、Al-Mg等防銹鋁合金，具有優(yōu)異的耐蝕性、塑性和較高的強度，油箱、鉚釘?shù)鹊胤匠３Ｄ芤姷剿纳碛?。Al-Cu-Mg系和Al-Cu-Mg-Zn系鋁合金作為硬鋁合金，其強度較之更高，但其防蝕性能一般。1.1.1鋁合金在國外的發(fā)展情況國際上通常使用兩種類型的鋁合金作為導(dǎo)電用鋁：具有更好導(dǎo)電性的1350合金和具有更高強度的E-AlMgSi0.5型合金。為了使導(dǎo)電材料滿足在新環(huán)境下的性能需求，國外已開研制出一些具有一定特殊性能的導(dǎo)電鋁合金，例如美國的5005合金和意大利的Almhoflex合金，其次日本也是該領(lǐng)域中最較為活躍的國家，并且在高強度超耐熱鋁合金方向上取得了一定成果。1350合金相當(dāng)于我國的L3鋁，標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定1350合金的鋁含量應(yīng)大于99.5％。1350合金導(dǎo)電率高于大部分導(dǎo)電鋁合金，根據(jù)國際電工委員會標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，電工用鋁的最大電阻率為2.8264*10-8Ω*m，所以各國電網(wǎng)所用1350鋁的電阻率基本在2.8264*10-8Ω*m的國際標(biāo)準(zhǔn)水平[1]。然而，合金1350的雜質(zhì)含量具有廣泛的變化范圍。如果沒有限制，它將無法滿足電導(dǎo)率要求，因此某些國家/地區(qū)已經(jīng)限制了某些雜質(zhì)的含量，如奧地利規(guī)定Cr+Mn+Ti+V<0.03％，日本的標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定電工用鋁中雜質(zhì)含量Fe<0.25%，Si<0.10%，(Ti+V)<0.005%。E-AlMgSi0.5型合金是一種低合金化程度的鋁、鎂、硅系合金，其強度不高。6201和6101具有更好的抗拉強度，常作為高強度鋁合金絞線使用。鋁、鎂、硅系合金具有Mg2Si強化析出相，通過時效處理能使其抗拉強度提升超過250MPa。為了達到強度和導(dǎo)電率的最佳組合，必須逐漸改善合金的成分并仔細控制工藝過程。國外最初用于架空輸電線路的主要材料是鋼芯青銅絞線，鋼絞線和鋼芯鋁絞線。在1950年代和1960年代，材料科學(xué)的發(fā)展和加工技術(shù)的發(fā)展促進了架空導(dǎo)線的發(fā)展。傳統(tǒng)的鋼絞線通常被新的導(dǎo)體代替[2]。1956年，法國率先采用鋼芯鋁合金絞線，美國，日本，德國，加拿大緊隨其后逐漸廣泛使用了主要以Al-Mg-Si系列為主的鋼芯鋁合金絞線。自60年代以來，國際電工委員會一直建議在架空導(dǎo)線中采用鋼芯鋁合金線。鋼芯鋁合金線的載流能力一般為鋼芯鋁絞線的94.6％~95.9％，功率損耗為1.18~1.28倍，但強度要高出30％以上，弧垂特性(拉斷力與單位長度之比)為后者的1.3~1.4倍，雖然在耐蝕性、載流量這兩方面略微遜色，但鋼芯鋁合金絞線仍是一種在世界范圍內(nèi)廣泛使用且性能優(yōu)良的架空導(dǎo)線[3]。Al-Fe-Si系合金的主要是意大利鋁業(yè)公司(Alumeta)開發(fā)的Almhoflex合金，F(xiàn)e含量為0.3~1.0%，Si含量則達到了0.2~0.5%，在加工硬化狀態(tài)下，由于鐵的固溶，其導(dǎo)電率只有42.6%IACS。部分退火的含鐵合金有較好的綜合性能，但是在完全退火狀態(tài)下，Al-Fe-Si合金性能因FeAl3化合物粗大化,所以性能還不如1350鋁的性能[4]。在硼，鈹，釔，金，銀，鐵，鎘，銻，鑭系元素和act系元素對鋁性能的影響方面，日本有著其獨特的研究與發(fā)現(xiàn)，日本利用鋯來提高鋁的耐熱性，并據(jù)此制成了一批特別添加鋯的耐熱導(dǎo)電鋁合金，如58TAI、60TAI耐熱鋁合金，UTAI超耐熱鋁合金、XTAI特別耐熱鋁合金、KTAI高強度耐熱鋁合金等。1.1.2鋁合金在國內(nèi)的發(fā)展情況在較早以前，我國就對稀土鋁合金展開了研究，也取得了一定的成果，電工用鋁導(dǎo)體和某些方面鋁合金的應(yīng)用開發(fā)達到工業(yè)規(guī)模。目前有三種稀土鋁導(dǎo)體研制成功并投入使用[5,6]①高導(dǎo)電稀土鋁合金（Al-RE），添加0.15%-0.3%的稀土含量就能將電導(dǎo)率提高到61%-63%IACS，同時提高抗腐蝕性。②高強度稀土鋁合金（Mg-Al-Si-RE），這種鋁合金有著出色的冷加工性能，將成材率提高到80%以上（將近過去的一倍），且機械性能、導(dǎo)電性和耐蝕性均得到改善。③高導(dǎo)電耐熱稀土鋁合金（Al-Zr-Y），在150℃以下使電導(dǎo)率從最初的的58%IACS增加到60%IACS，載流量幾乎是純鋁導(dǎo)線的兩倍，常作為大電流導(dǎo)線來使用。1.2鋁合金的性能及其影響因素1.2.1鋁合金導(dǎo)電性能鋁合金的導(dǎo)電性能具體體現(xiàn)在鋁合金導(dǎo)線的應(yīng)用上，各國研究和應(yīng)用鋁合金導(dǎo)線已有90多年的歷史，上世紀(jì)20年代，美國、瑞士和德國率先在高壓輸電線路中使用鋁合金導(dǎo)線；30年后法國和日本也相繼應(yīng)用；再經(jīng)過10年我國才正式開始研究鋁合金導(dǎo)線[7]。列入我國國家標(biāo)準(zhǔn)的鋁合金導(dǎo)線有3種：(1)所有絞線均由均質(zhì)鋁合金線組成的全鋁合金絞線；(2)線芯由鋁合金制成，外層絞制電工圓鋁線的鋁合金芯鋁絞線；(3)線芯由高強度鋼線制成，外層絞制鋁合金線的鋼芯鋁合金絞線[8]。與鋁線相比，傳統(tǒng)的鋁芯鋼絲具有較低的導(dǎo)電性，因此傳輸能力受到限制。[11]。高強度全鋁合金導(dǎo)線強度達到295Mpa，但其導(dǎo)電率較低(53%IACS)[12]。以高導(dǎo)電率鋼芯鋁絞線、鋁合金芯鋁絞線和中強度全鋁合金絞線為代表的新型節(jié)能導(dǎo)線，具有導(dǎo)電率高，節(jié)能效果好，生命周期成本低，可更換的特點，有取代常規(guī)鋼芯鋁絞線的推廣價值[13]。例如，中強度全鋁合金導(dǎo)線，雖然導(dǎo)電率較高，達到58.5~59%IACS，但其強度僅在230~265MPa之間，不適合大跨度、遠距離輸電[8，9，10]。最近，國網(wǎng)智能電網(wǎng)研究院研制出一種配方為Al-Fe-Cu-Mg-B-Er體系新型中強鋁合金導(dǎo)線其導(dǎo)電率達到59.2%IACS以上，其他性能滿足國家電網(wǎng)企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)《中強度鋁合金絞線》的要求[14]。全鋁合金節(jié)能導(dǎo)線導(dǎo)電率較高，但其耐熱性差，不適用于線路的增容擴容。耐熱鋁合金導(dǎo)線弧垂低、可增容，可以在不改變塔架的情況下對生產(chǎn)線進行改造。工作溫度可以提高到120℃以上，載流量可以提高40％以上，特別適合在人口稠密的地區(qū)開發(fā)新的大容量和舊線路傳輸線的增容改造[15]。但是耐熱鋁合金導(dǎo)線的導(dǎo)電率和強度均較低，僅用于擴大城網(wǎng)線的容量。只有提高耐熱鋁合金導(dǎo)線的導(dǎo)電率和強度，才能改變兼容電纜的性能，并且具有高容量傳輸?shù)膬?yōu)點，可用作高架長距離傳輸線[16]。金屬導(dǎo)電機理經(jīng)典電子學(xué)理論認(rèn)為，由金屬離子構(gòu)成的點陣就是金屬晶體，電流是自由電子在金屬在外部電場作用下自由運動的結(jié)果。在自由電子運動期間，它與晶格中的原子核碰撞，從而阻礙了電子的定向運動，從而產(chǎn)生了電阻和電流熱效應(yīng)。金屬電導(dǎo)率可由公式(1-1)表示[17]。（1-1）式中:σ-金屬電導(dǎo)率;e-自由電子電量;m一自由電子質(zhì)量;λ-自由電子平均自由程;v-自由電子平均運動速度。n一金屬中自由電子數(shù)密度;實驗測得的平均電子自由程比經(jīng)典電子理論期望值要大一個數(shù)量級，因此引入量子力學(xué)和固體理論來描述金屬中的導(dǎo)電過程。由能帶理論導(dǎo)出金屬電導(dǎo)率，可由公式(1-2)表示（1-2）式中:τF-費米面附近電子兩次散射的時間間隔;n'-單位體積中導(dǎo)電的電子數(shù)密度。據(jù)電子金屬理論，如果溫度達到絕對零度以下，電子波通過理想晶格時，將不會發(fā)生散射，此時電阻為零。由溫度引起的晶格離子熱振動、位錯、空位等都會破壞理想點陣的周期性，電子波在這些地方發(fā)生散射而產(chǎn)生電阻，降低金屬的導(dǎo)電性。影響鋁合金導(dǎo)電性能的因素.1化學(xué)成分鋁的導(dǎo)電率通常高于61%IACS，在工業(yè)中用作導(dǎo)電材料。但是純鋁不能達到百分百的純度，雜質(zhì)元素的存在會導(dǎo)致鋁的導(dǎo)電率下降，通常雜質(zhì)含量越多則導(dǎo)電率越低[18]。Fe、Si、Ti、V、Mn、Cr等是工業(yè)純鋁中主要的雜質(zhì)元素。其中Fe和Si不可避免，Mn、Cr、V、Ti是微量的過渡族雜質(zhì)元素。鋁中雜質(zhì)元素對其電阻率的影響程度見表1-1。表1-1鋁中雜質(zhì)元素對鋁電阻率的影響[18]據(jù)上表可知，Ti、Mn、Cr鋁中達到最大固溶度時，使鋁的平均電阻率增加較多，F(xiàn)e其次，Si最小。國際標(biāo)準(zhǔn)化組織規(guī)定，電工鋁的電阻率需低于2.8264x10-8Ω*m，因此電工用鋁必須要嚴(yán)格控制其中的雜質(zhì)元素類型及其含量。目前國外主要是通過硼化處理來提高Al合金的性能，國內(nèi)主要是用稀土處理，這是因為雖然我國Al資源豐富，但純度太低，夾雜大量的Si元素。雖然從表數(shù)據(jù)看，在達到最大固溶度時，F(xiàn)e使工業(yè)純鋁的平均電阻率增加2.75%，而Si只使工業(yè)純鋁平均電阻率增加了0.947%，遠遠小于雜質(zhì)元素Fe對電阻率的影響，但是在共晶溫度時，Si的最大固溶度達到了1.65%，是鐵最大固溶度的33倍，在雜質(zhì)元素中排第二，所以在實際中，Si對工業(yè)純鋁的影響程度遠大于Fe，是影響導(dǎo)電率的主要雜質(zhì)元素，且Fe可以在不顯著降低導(dǎo)電率的情況下提高鋁的抗拉強度。但蘭江冶煉廠的吳克義研究發(fā)現(xiàn)[19]，在實際生產(chǎn)中，F(xiàn)e/Si比應(yīng)為1.3~1.5，過高則會使電阻率顯著升高，所以也應(yīng)該注意控制Fe的含量。以上是從鋁自身所含雜質(zhì)來看，如果從研究的角度，人為添加合金元素，則結(jié)果如下。向鋁基體中添加不同種類的元素將影響其電學(xué)和力學(xué)性能，如圖1-1和1-2所示。圖1-1不同種類元素對高純鋁導(dǎo)電率的不利影響[20，21]圖1-2不同種類元素對鋁合金導(dǎo)線硬度的影響[22]結(jié)合圖1-1和1-2可知，隨著Cu和Mg添加量的增加，鋁合金導(dǎo)線硬度顯著增大的同時其電導(dǎo)率略微降低，并且Cu和Mg相對稀土性價比更高，所以在鋁基體中添加微量的Cu，Mg有助于開發(fā)出新的鋁合金導(dǎo)線。.2熔體精煉工藝由上一小節(jié)可知，雜質(zhì)元素對鋁合金的力學(xué)性能和導(dǎo)電性影響極大，所以除了要加的元素之外，還應(yīng)嚴(yán)格控制雜質(zhì)元素的成分含量。在合金化過程中，鋁熔體的純度會受到原材料，所用工具和所處環(huán)境的影響。需對熔體進行合理清潔以確保鑄造質(zhì)量。[23]。為提高鋁合金導(dǎo)電性能，我們常采用一些精煉工藝來凈化鋁熔體。對鋁熔體的凈化方法可大致歸為兩類[24]：一是吸附法，即采用氯鹽、氯氣、氮氣或其他惰性介質(zhì)對鋁熔體進行吸附過濾；二是通過其他設(shè)備熔煉，例如真空熔煉、超聲波處理等。另外，還可以在鋁熔體中加入熔體凈化劑。實際上，由于許多稀土元素對氫具有很高的親和力，可從熔體中除去氫，還可以與鋁中的Si形成穩(wěn)定的化合物，且自身在鋁中的固溶度很小，對合金電性能的損害也很小。.3熱處理及成型工藝目前制鋁桿主要采用軋制法和擠壓法，軋制法又分連鑄連軋和回線式軋制兩種形式。一般軋制桿比擠壓桿的導(dǎo)電率高，而且回線式軋制桿的導(dǎo)電率優(yōu)于連鑄連軋桿。但從桿的質(zhì)量、強度、生產(chǎn)率、勞動條件和節(jié)約能源等總體來看，我們更愿意選擇連鑄連軋桿。另外，軋制時由于冷加工對導(dǎo)體電阻率產(chǎn)生的影響可以通過軋制后的熱處理來消除。Al桿在拉線過程中，由于加工硬化效應(yīng)，Al桿的抗拉強度會略微增加，同時Al桿各部分溫度不一，其局部溫度上升，產(chǎn)生局部熱效應(yīng)，使Al桿各部分的組織性能產(chǎn)生差異，對其導(dǎo)電率乃至綜合性能產(chǎn)生影響。1.2.2鋁合金的力學(xué)性能金屬的增強機理強度是指材料在外力作用下承受損壞的能力，是判斷性能優(yōu)劣的重要指標(biāo)。提高材料的強度可以節(jié)約材料，降低成本，提高使用過程中材料的可靠性并延長使用壽命。從理論上講，有兩種方法可以提高金屬材料的強度，一種方法是完全消除內(nèi)部的缺陷，以達到理論強度,但以這種方式獲得的高強度是不穩(wěn)定的，并且在實際應(yīng)用中仍然存在困難。而在實際生產(chǎn)線上，主要遵循第二種強化方式，在金屬中引入大量的缺陷，讓缺陷來阻礙位錯的進一步發(fā)展，此類強化方式主要有固溶強化、細晶強化、位錯強化、沉淀相顆粒強化等。.1固溶強化固溶體的強化是指在純金屬中添加微量的其他元素后，純金屬的強度和硬度增加的現(xiàn)象。其原理是溶解的物質(zhì)在特定溫度下獲取能量以進入晶格，替換晶格原子或填充晶格中的間隙。不同半徑的溶解原子將導(dǎo)致晶格產(chǎn)生局部點陣的不同程度的變形，從而提高金屬抵抗變形的能力，這可歸因于溶解物質(zhì)原子與位錯的相互作用。由Mott-Nabarro理論，固溶體的均勻增強主要是由溶質(zhì)與基體原子不匹配而產(chǎn)生的內(nèi)應(yīng)力場造成，運動時位錯線的彎曲的程度反應(yīng)了溶質(zhì)原子作用的強弱，而且每一段溶質(zhì)原子間距都能對位錯運動構(gòu)成不同大小的阻力。在一般的低濃度固溶體中，流變(屈服)應(yīng)力隨溶質(zhì)濃度的變化規(guī)律，Mott-Nabarro的理論，可用公式(1-3)表示。σ=σ0+kCm(1-3)式中:σ一合金屈服強度;σ0-純金屬屈服強度;C一溶質(zhì)原子濃度;k、m一常數(shù)（0.5~1）鋁合金中常見的固溶元素有Ag、Cu、Li、Mg、Mn、Zn、Si和Fe等。引起固溶強化的因素包括彈性、電子濃度、化學(xué)及結(jié)構(gòu)因素，另外，溶入大量的異質(zhì)原子可能會改變基體的鍵合力。固溶強化對高電導(dǎo)率和高強度的耐熱鋁合金效果不但不明顯，還可能產(chǎn)生副作用，大幅度降低合金的導(dǎo)電性，因此不能將固溶強化用作主要強化導(dǎo)電鋁合金的手段。.2細晶強化多晶體金屬晶粒的晶界一般角度較大。當(dāng)不同方向的相鄰晶粒發(fā)生塑性變形時，一些晶粒由于施密特因子較大，其位錯源先開始運動，然后沿著一定的晶面滑動并增殖。晶界會阻擋滑移到此處的位錯。晶粒的這種塑性變形不能直接擴展到相鄰的晶粒，并且導(dǎo)致位錯塞積在塑變晶粒內(nèi)。通過外力作用，晶粒邊界處的位錯塞積會產(chǎn)生應(yīng)力場，該應(yīng)力場可用作驅(qū)動力來激活相鄰晶粒中的位錯源。當(dāng)作用在位錯源上的應(yīng)力場的力等于能使位錯源移動的的臨界應(yīng)力時，相鄰晶粒中的位錯源開始滑移并增殖，從而導(dǎo)致塑性變形。塞積位錯應(yīng)力場的強度與外加切應(yīng)力和位錯書目有關(guān)，塞積位錯的數(shù)量與晶粒尺寸成正比。激活相鄰細晶粒中的位錯源需要更大的外力，這意味著細晶粒的塑性變形需要更高的強度，這也反映了細晶粒在細晶強化中所發(fā)揮的作用。一般情況下，多晶體強度及其晶粒尺寸間關(guān)系符合(1-4)式所表達的Hall-Petch公式[25]。σs=σi+kd1/2(1-4)式中:σs-多晶體的屈服強度;σi-晶格摩擦力;k-常數(shù);d一平均晶粒直徑。由公式(1-4)可知，多晶體屈服強度反比于其晶粒平均尺寸(d)，細化鋁合金晶粒，減小晶粒尺寸，可以使材料的強度和塑性同時提高。造成這種現(xiàn)象的主要原因是結(jié)晶材料的協(xié)同變形能力，這取決于晶粒的尺寸。在相同的體積下，晶粒尺寸越小，數(shù)量越大，將外力作用分解開來，就降低了每個晶粒所受應(yīng)力，從而有效地減輕了材料變形時由晶界處的位錯塞積引起的應(yīng)力集中，并且塑性變形更加均勻。除此之外，晶粒數(shù)量增多意味著晶界同樣增多，晶界較小且曲折，能夠有效阻礙裂紋的擴展。因此，細化晶粒不僅提高了材料的強度和硬度，其塑韌性也有所改善，因此細晶強化可以作為金屬材料的主要強化方式。.3位錯強化金屬晶體的缺陷理論表明，晶體中的位錯密度ρ達到達到某些特定值時也可以較大程度地提高金屬的強度，位錯間的彈性交互作用會增加位錯運動的阻力。流變應(yīng)力τ和位錯密度ρ之間的關(guān)系符合Bailey-Hirsch關(guān)系,如公式(1-5)所示[26]。τ=τo+αμbρ1/2(1-5)式中:α-系數(shù);μ-切變模量;b-位錯強度。由上式可知，位錯密度ρ和柏氏矢量越大，位錯強化效果越顯著，但這會導(dǎo)致塑性下降，這是一種由于導(dǎo)電電子的分散而對導(dǎo)電性有害的現(xiàn)象[27,28]。此外，塑性變形通常會改變晶粒的尺寸，或者累積應(yīng)變形成具有特定織構(gòu)或再結(jié)晶晶粒的新微結(jié)構(gòu)，從而提高材料的強度和導(dǎo)電性。由于位錯強化對電導(dǎo)率的影響小于固溶強化對電導(dǎo)率的影響，因此，冷作可以增加導(dǎo)體的強度而不大幅度降低金屬的導(dǎo)電性。但是，單一的位錯強化只能在一定程度上提高合金的強度，在實際處理中，常將其它強化方式與之聯(lián)合使用。.4沉淀相顆粒強化由位錯與沉淀析出相的交互作用多相合金才能有高的強度，分散分布的沉淀相顆粒能有效阻礙位錯運動。滿足以下條件時，沉淀相顆粒才能發(fā)揮其強化作用:①金屬基體需具備一定的塑性變形能力。②析出物應(yīng)分散均勻且不連續(xù)分布。③析出物應(yīng)小而多，增加阻礙位錯滑移的可能性，提高合金的強度。由于第二相在許多性質(zhì)，如成分組成、晶粒結(jié)構(gòu)、有序度等方面都與基體有差異，故而第二相粒子的強度、粒子的形狀和分布情況等都對強化效果有影響。根據(jù)顆粒的形變特性，我們將顆粒分成兩大類，一種是易變形的顆粒，另一種是不易變形的顆粒，包括分散強化顆粒和通過沉淀強化的大尺寸顆粒，由于它們各自與位錯有著獨特的交互作用，這兩種類型的顆粒的增強機理也存在較大不同。當(dāng)小尺寸的第二相粒子，與基體共格時，位錯與粒子以切割方式完成交互作用，按照Fleisher模式，析出粒子引起臨界剪應(yīng)力增量可用公式(1-6)表示。（1-6）式中:c一常數(shù)(一般為2.6-3.7);ε-共格晶界處的錯配應(yīng)變;G-基體的剪切模量;b-位錯的Burgers矢量;R-粒子的半徑;f一粒子體積分?jǐn)?shù)當(dāng)大尺寸第二相粒子，與基體半共格或非共格時，位錯與粒子以繞過方式完成交互作用。位錯線彎曲自身需要做功，而且每當(dāng)一個位錯通過晶粒后還要產(chǎn)生一個位錯環(huán)，對位錯源產(chǎn)生反向應(yīng)力，如果位錯要繼續(xù)前進，就要加大外力作用，起到了彌散強化的作用，其臨界剪應(yīng)力可用公式(1-7)表示。Δτ≈1.19(T/RB)f1/2(1-7)式中:T一位錯線的線張力;R一粒子的半徑。由公式(1-7)可知，沉淀強化合金的屈服強度不僅與沉淀顆粒的類型、大小、數(shù)量有關(guān)，還與顆粒和基體的界面結(jié)構(gòu)有關(guān)，在基體中彌散分布的沉淀相顆粒有效地阻礙了晶界和位錯的移動，進而保證了合金具有較高的強度和抗軟化溫度。沉淀相顆粒強化的優(yōu)點同細晶強化相似，在不大幅度降低導(dǎo)電性的基礎(chǔ)上，能較大程度地提高材料的強度。雖然沉淀相顆粒均勻彌散分布在基體中會引起電子產(chǎn)生附加散射，會導(dǎo)致電導(dǎo)率一定程度降低，但析出的彌散相引起的電子附加散射要比固溶在基體中的原子所引起的散射作用要小得多，并且在脫溶處理后，合金一般能獲得較高的電導(dǎo)率。因此我們在采用沉淀相顆粒強化時，合理控制合金成分，選擇合適的制造工藝，使之形成適量沉淀相顆粒，就可以改善合金的強度以及耐熱性。影響鋁合金力學(xué)性能的因素金屬材料的力學(xué)性能指標(biāo)主要包括強度、硬度、塑韌性、耐熱耐磨性等性能。而決定這些性質(zhì)的主要因素分為內(nèi)在和外在兩類：（1）內(nèi)在因素：材料的化學(xué)組成、組織結(jié)構(gòu)類型、殘余應(yīng)力及缺陷等。（2）外在因素：載荷性質(zhì)、應(yīng)力狀態(tài)、溫度、環(huán)境等。1.3課題研究的意義和目的1.3.1研究意義綜上所述：（1）雖然目前為止，世界各國已經(jīng)研發(fā)出了許多種導(dǎo)電鋁合金，他們各有所長，已經(jīng)在世界范圍內(nèi)大規(guī)模使用，但是，電工電器行業(yè)的發(fā)展速度遠遠超乎我們的想象，我們需要更高導(dǎo)高強，耐熱性能更好的鋁合金。這需要我們開展更加基礎(chǔ)的研究，從元素出發(fā)，尋找各種元素與鋁合金的可能性，探究它們對導(dǎo)電鋁合金導(dǎo)電性能以及力學(xué)性能的影響。（2）鋁合金的強度和導(dǎo)電性常常是一對難以兼顧的矛盾體，提升抗拉強度的因素往往會導(dǎo)致電導(dǎo)率的降低，而提升電導(dǎo)率的因素往往也會導(dǎo)致抗拉強度的下降。而鋁合金導(dǎo)線不僅需要材料具有良好的電導(dǎo)率，還應(yīng)有一定的抗拉強度，所以我們需要進一步實驗研究，找到最合適的添加元素，最合適的合金元素添加量，使導(dǎo)電鋁合金在有較高導(dǎo)電率的同時也具有理想的抗拉強度在廣泛查閱國內(nèi)外文獻的基礎(chǔ)上，我們了解到美國已經(jīng)有了一個添加Te的銅合金牌號-C14500[29]，該合金具有良好的切削加工性能，同時具有較高的導(dǎo)電率。此外，德國Simense開發(fā)了一種含Te的電氣開關(guān)觸頭材料[30]，國內(nèi)的幾家單位進行了跟蹤研究，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，Te的加入，能夠降低電觸頭的截流值，提高銅合金的抗熔焊性能[31]。由這些信息不難看出，Te元素與銅合金已經(jīng)有了非常不錯的化學(xué)反應(yīng)，能夠在保持較高導(dǎo)電率的同時很好地改善銅的抗拉強度，塑韌性等性質(zhì)。由于鋁相對于銅資源更加豐富，價格更加便宜，且在電力傳輸，電訊方面有著其獨特的應(yīng)用形式。為此，我們選擇Al-Te合金作為應(yīng)用基礎(chǔ)研究的一個重點，研究其獨特的性能，探討鋁碲合金應(yīng)用于導(dǎo)線或其他方面的可能性。國內(nèi)外鮮有關(guān)于Al-Te合金的研究和報告，我們認(rèn)為有以下幾個問題值得我們進一步研討：（1）Te在Al-Te合金導(dǎo)電過程中，有著怎樣的作用效應(yīng)。（2）Te在Al中的強化效應(yīng)。（3）Te的加入對Al-Te合金耐熱耐蝕性能的影響。（4）Te的加入對工業(yè)純鋁的宏微觀組織性能的影響。1.3.2研究目的由于關(guān)于Al-Te合金的相關(guān)研究鮮有報道，且電導(dǎo)率和抗拉強度是一對難以同時兼顧的性能，我們期望在提升抗拉強度的同時保持其良好的電導(dǎo)性。本文主要研究合金元素Te對工業(yè)純鋁力學(xué)性能和導(dǎo)電性能的影響，為設(shè)計高強高導(dǎo)鋁合金提供依據(jù)。通過制備不同成分的Al-Te合金，進行電導(dǎo)率測試、拉伸試驗、宏觀組織觀察等研究Te的加入對工業(yè)純鋁組織性能的影響，并制備出不僅有良好的電導(dǎo)率，還有一定的抗拉強度的鋁合金。通過Te的加入，在不大幅度降低鋁合金電導(dǎo)率的基礎(chǔ)上提升抗拉強度。

第2章材料制備及實驗2.1材料與設(shè)備2.1.1實驗材料該實驗我們的實驗原材料為Te，以及工業(yè)純鋁鋁錠，鋁錠的純度在99.7%以上，工業(yè)純鋁中主要的雜質(zhì)元素有：Fe、Si、Ti、Mn、V、Cr等，Mn、Cr、V、Ti是微量的過渡族雜質(zhì)元素含量各異，但Fe和Si卻是兩個主要且不可避免的雜質(zhì)元素。2.1.2實驗設(shè)備在實驗過程中，用睿鴻HJ1光學(xué)顯微鏡（OM）觀察金相組織結(jié)構(gòu)；EM-30Plus型掃描電子顯微鏡(SEM)觀察顯微組織；用DX-2000BH型多功能X射線衍射儀(XRD)進行物相分析；力學(xué)性能測試用到了WOW-50E電子式萬能試驗機測試其抗拉強度；采用HVS-1000型顯微硬度計測量其表面硬度；導(dǎo)電率則使用7501A渦流電導(dǎo)儀進行測試。2.2材料制備以碲和鋁錠為原料，分別配置碲含量為1#0.05%、2#0.10%、3#0.15%、4#0.20%、5#0.25%、6#0.30%、共6組鋁碲合金。將鋁置于干燥箱中預(yù)熱至去除吸附的水分和氣體。溫度加熱至720℃使鋁錠全部熔化得到鋁液，然后加入覆蓋劑，并用鋁箔將碲包裹住，在720℃下分5次將Te用鐘罩壓入鋁液內(nèi)，每次加入總量五分之一的Te含量，待碲全部加入并熔化后，在720℃下保溫30分鐘后攪拌扒渣，再靜置保溫10分鐘得到鋁碲中間合金，澆注成型。圖2-1熔煉設(shè)備示意圖2.3實驗方案與技術(shù)路線圖2-2實驗流程圖（1）磨光：試樣在每一號砂紙上磨制時，均沿同一個方向磨，用力適中。將試樣倒角后分別用80#，100#，180#，240#，360#，600#，800#，1000#，1200#，1500#，2000#，W5砂紙分別進行粗磨，細磨，預(yù)拋光。拋光：采用金相試樣拋光機、金剛石拋光膏進行拋光，拋光至磨面呈光滑的鏡面即可，用水或有機溶液沖洗掉表面殘留的拋光液，用電吹風(fēng)吹干，而后放入到干燥器中保存。侵蝕：用0.5%HF溶液侵蝕20-30s，浸蝕完畢后立即用清水沖洗，最后用吹風(fēng)機吹干。將制備好的金相試樣放在睿鴻HJ1金相顯微鏡下觀察其組織結(jié)構(gòu)，拍攝電子照片。采用EM-30Plu型掃描電子顯微鏡進行顯微組織觀察，用DX-2000BH型多功能X射線衍射儀對合金的相組成進行分析，在20-90度進行掃描，掃描速度為0.01°/s。圖2-3EM-30Plu型多功能X射線衍射儀注意事項：（a）開機前必須先開啟循環(huán)冷卻水，否則儀器將報警。（b）開門、關(guān)門動作應(yīng)輕緩，以免震動過大導(dǎo)致X射線自動關(guān)閉。（c）測角儀角度限制：廣角≤110°，小角≥0.5°，否則將造成探測器和測角儀的損壞。（2）在WOW-50E電子式萬能試驗機上測試其抗拉強度。試樣為Φ5mm×30mm的圓柱試棒，拉伸速度為2mm/min，最大拉力Fm(單位/KN)由計算機自動采集。用千分尺測量出金屬試棒的直徑，計算出橫截面積S(精確至小數(shù)點后兩位，單位/cm2)，運用公式σ=Fm/S計算出其抗拉強度(單位/MPa)。每組試樣分別測量6次抗拉強度，取平均值，將其與鑄態(tài)試樣的平均值進行比較。同時記錄夾頭位移量，根據(jù)GB/T228-2002金屬材料室溫拉伸方法進行圖像和數(shù)據(jù)處理，去掉夾持段滑移部分的位移量，試棒標(biāo)距為80mm，伸長率δ按下面的公式計算:

式中δ為伸長率%，0為試樣標(biāo)距長度，1為樣品斷后標(biāo)距部分的長度。圖2-4WOW-50E電子式萬能試驗機采用HVS-1000型顯微硬度儀測量鋁碲合金表面的硬度，實驗載荷為0.98N，加載后保持15s。為了使數(shù)據(jù)更加準(zhǔn)確，測試前將待測樣品用180#砂紙按順序磨到2000#砂紙，磨光后在拋光機上先后使用W2.5-4000目、W1.5-6000目、W0.5-10000目的金剛石拋光膏進行拋光，隨后用0.5%HF溶液侵蝕15S，侵蝕后用棉花蘸取無水乙醇進行擦拭，隨后用電吹風(fēng)與樣品表面呈30°斜向吹干后測試顯微硬度。為了盡可能降低誤差，我們采取多次測量去除極值后求去平均數(shù)的方式確定顯微硬度。在樣品表面隨機均勻選擇7個位置測定其顯微硬度值，統(tǒng)計數(shù)據(jù)后，除去最大和最小的數(shù)據(jù)，最后取剩下5個數(shù)據(jù)的平均值作為實驗研究數(shù)據(jù)。（3）使用7501A渦流電導(dǎo)儀測試其導(dǎo)電性。測試前將待測試樣用180#粗砂紙磨去表面氧化層，隨后逐步更換目數(shù)更高的砂紙將表面打磨平整，隨后拋光處理至平滑光亮。測定前還需對儀器進行多次校準(zhǔn)。為了使數(shù)據(jù)結(jié)果更加精確，測試時隨機且均勻選取五個位置進行測量，如有某次渦流電導(dǎo)儀顯示數(shù)據(jù)與其他測試數(shù)據(jù)差異較大則應(yīng)作廢本次測量，并重新選點測量，最后求取數(shù)據(jù)平均值作為實驗研究數(shù)據(jù)。圖2-57501A渦流電導(dǎo)儀

第3章試驗結(jié)果與討論3.1微觀組織樣品的宏觀組織結(jié)構(gòu)，其觀察結(jié)果參考圖3-1[32]所示。圖3-1不同鑭含量對宏觀組織的影響[32]圖3-1為加入不同La含量后的鋁鑭合金宏觀組織。類比預(yù)測不同Te含量鋁碲合金的宏觀組織：粗大的柱狀晶占據(jù)了大部分；當(dāng)Te的添加量達到0.05%wt時，柱狀晶基本消失，同時大量尺寸較小的等軸晶聚集在心部附近。在Te的添加量達到0.15wt%時，柱狀晶完全消失，鋁合金的組織完全轉(zhuǎn)變成等軸晶，且尺寸更小；當(dāng)Te含量超過0.15wt%以后，組織仍為細小的等軸晶且隨著Te含量的增加，晶粒尺寸不斷減小。當(dāng)Te的添加量達到0.3wt%時，等軸晶晶粒尺寸變的更小，且均勻分布在組織中，此時已經(jīng)無法直接觀察出晶粒的宏觀尺寸。100um100um圖3-2為加入不同Ce含量后的顯微組織圖（SEM）[33]。100um100um圖3-2不同Ce加入量對應(yīng)的微觀形貌（SEM）[33](a)0%Ce;(b)0.10%Ce;(c)0.2%Ce;(d)0.30%Zr;(e)(f)0.5%Ce據(jù)參考數(shù)據(jù)預(yù)測：在加入Te后晶粒明顯細化，隨著Te含量的增加，晶粒逐漸細化的同時晶界析出物增多。Te屬于半金屬元素，與鋁基體的潤濕性較差，它幾乎不溶于鋁，因此Te在鋁中的溶解度非常低，未溶解的Te密集地近程排列在原子團的表面上，降低了表面張力，也就降低了臨界晶核的形核功，使相同條件的液相中臨界晶核增加，從而產(chǎn)生細化晶粒的作用。另一方面，由于Te的分配系數(shù)遠小于1，在鋁中的固溶度小于0.05%，并且大部分Te富集在界面前部的液相邊界層中，Te的存在使Fe、Si等原子更難以進入固溶體中，并且在界面前沿液相中的Te和其它元素原子的濃度梯度增加，形成了成分過冷區(qū)。當(dāng)成分過冷度大于形成新晶核所需的過冷度時，再加上大量的異質(zhì)晶核，則大量的新晶核會限制柱狀晶的成長，從而獲得大量的等軸晶并造成界面溶質(zhì)富集，減小晶粒尺寸，產(chǎn)生成分過冷再造成枝晶細化。3.2力學(xué)性能3.2.1拉伸試驗參考圖3-3稀土元素對鋁合金的抗拉強度以及圖3-4對延伸率的影響[34]圖3-3稀土對鋁導(dǎo)線抗拉強度的影響[34]圖3-4稀土對鋁導(dǎo)線延伸率的影響[34]據(jù)以上內(nèi)容進行不同成分Al-Te合金拉伸試驗結(jié)果的預(yù)測，預(yù)測結(jié)果如表3-1表3-1預(yù)測不同成分Al-Te合金拉伸試驗結(jié)果次數(shù)成分123456平均值/MpaAl60.561.261.360.862.561.9=AVERAGE(LEFT)61.37Al-0.05Te65.266.566.168.265.766.8=AVERAGE(left)66.42Al-0.10Te66.268.467.567.266.168.7=AVERAGE(left)67.35Al-0.15Te70.171.871.572.371.169.571.05Al-0.20Te62.161.962.863.164.261.8=AVERAGE(left)62.65Al-0.25Te58.859.459.161.860.560.7=AVERAGE(left)60.05Al-0.30Te58.157.958.856.856.157.6=AVERAGE(left)57.55圖3-5不同成分Al-Te合金抗拉強度曲線圖由預(yù)測數(shù)據(jù)可知，Te的添加量在0-0.15wt%之間時，Al-Te合金的抗拉強度隨著Te的添加量的增加而上升，當(dāng)Te的添加量達到0.15wt%時，其抗拉強度達到峰值為71.05Mpa；在繼續(xù)增加Te的添加量后，Al-Te合金的抗拉強度開始逐漸下降。伸長率預(yù)測結(jié)果如圖3-6所示。圖3-6預(yù)測不同成分Al-Te合金伸長率曲線圖由上圖我們可以清楚而直觀的看到不同成分下Al-Te合金的伸長率，以及其隨著Te含量增加的變化情況。與抗拉強度變化情況相似，拉伸率峰值處的Te含量在0.15wt%，為39.1%，隨著Te含量的進一步增加，伸長率呈逐步下降趨勢，且0.15wt%Te之后的Al-Te合金伸長率下降程度較0.15wt%Te之前的增加程度更快。分析原因可能是Te的加入使Al-Te合金的晶粒迅速細化，晶界面積增大，晶界更加曲折，不利于裂紋的擴展，使其塑韌性提高而使其伸長率增加；當(dāng)Te添加量達到0.15%wt時，晶界析出物增多。斷裂方式研究表明，晶界處較大的析出化合物一般都是產(chǎn)生各種裂紋的源頭，由于外力以及化合物自身內(nèi)應(yīng)力在局部應(yīng)力集中，化合物周圍會產(chǎn)生裂紋。合金中產(chǎn)生裂紋和裂紋擴展的能力主要由晶界析出物的尺寸決定，析出物尺寸越大，越容易產(chǎn)生裂紋并擴展，合金的伸長率就越低，由于晶粒細化，產(chǎn)生大量新相，較多位錯在其周圍塞積，逐漸形成裂紋源，并產(chǎn)生應(yīng)力集中現(xiàn)象，使合金提前斷裂，降低其塑性，強度和伸長率。3.2.2硬度試驗參考圖3-7Ce對鋁合金導(dǎo)電率和硬度的影響[35]預(yù)測試驗結(jié)果見下表3-2圖3-7Ce對鋁合金導(dǎo)電率和硬度的影響[35]次數(shù)成分1234567平均值/HVAl28.927.529.228.630.228.431.229.1Al-0.05Te35.534.736.534.635.438.239.436.1Al-0.10Te39.539.438.540.542.5Al-0.15Te44.647.544.246.745.8Al-0.20Te49.548.449.248.849.7Al-0.25Te54.554.655.159.656.551.356.755.5Al-0.30Te62.263.261.458.259.662.161.861.4表3-2預(yù)測維氏硬度試驗結(jié)果圖3-8添加不同成分Te后合金的維氏硬度變化曲線由預(yù)測實驗結(jié)果，Te在鋁合金中含量較低時，小部分固溶在Al中，部分偏聚在晶界和枝晶界中，大部分富集在界面前沿的液相邊層中；Te含量較高時，主要以化合物等形式存在。Te固溶在鋁基體中，產(chǎn)生畸變場，但是由于Te在鋁中的固溶度很小，固溶強化作用效果甚微。Te的強化效應(yīng)主要是Te會偏聚在晶相界附件，增加晶粒的抗變形能力，同時Te分布在枝晶和晶界中，形成間斷連接的網(wǎng)膜，增強晶界的強度。隨著晶界強度的提升，裂紋在晶粒與晶粒之間的傳播受到限制，從而增強了合金的抗拉強度。所以隨著Te含量的增加，合金硬度趨于穩(wěn)定上升。當(dāng)Te的添加量足以與鋁合金中的各種元素形成金屬間化合物時，許多新產(chǎn)生的相都出現(xiàn)了粒子化、球化的現(xiàn)象，往細小化發(fā)展，并具有良好的耐熱性、熱穩(wěn)定性。同時Te元素能與工業(yè)純鋁中部分雜質(zhì)元素形成化合物，隨后從晶界析出，提升鋁基體的整體純度，強化穩(wěn)定了晶界，提高了材料的強度。3.3導(dǎo)電性能參考圖3-7Ce對鋁合金導(dǎo)電率和硬度的影響后，對不同成分Al-Te合金電導(dǎo)率的預(yù)測結(jié)果如表3-3表3-3不同成分Al-Te合金導(dǎo)電率測試試驗結(jié)果位置成分12345平均值/IACS%Al63.0263.2263.1161.5461.24=AVERAGE(LEFT)62.43Al-0.05Te63.5564.2262.8862.9462.41=AVERAGE(LEFT)63.20Al-0.10Te64.2863.1163.5563.8863.89=AVERAGE(left)63.74Al-0.15Te64.2264.2164.2863.5463.96=AVERAGE(left)64.04Al-0.20Te60.2860.1760.1561.2259.87=AVERAGE(LEFT)60.34Al-0.25Te59.7759.6160.2160.1158.92=AVERAGE(LEFT)59.72Al-0.30Te59.7558.9858.9159.7759.09=AVERAGE(left)59.30圖3-9不同成分Al-Te合金導(dǎo)電率曲線圖據(jù)預(yù)測結(jié)果可以發(fā)現(xiàn)Al-Te合金導(dǎo)電率的變化趨勢與其伸長率，抗拉強度變化趨勢幾乎相同，均是在添加0.15wt%Te時達到峰值，隨后隨著wt%Te的進一步增加，開始逐漸降低。經(jīng)典金屬導(dǎo)電電子理論認(rèn)為，自由電子在定向運動額過程中會受到正離子發(fā)生的干擾，發(fā)生碰撞而使其正常的定向運動受阻，受到阻礙的強弱即電阻的大小；量子自由電子理論認(rèn)為，因為金屬內(nèi)部存在大量的雜質(zhì)和缺陷，它們導(dǎo)致的靜/動態(tài)點陣畸變，會對電子波造成散射，從而產(chǎn)生電阻。而且相較于雜質(zhì)元素的析出態(tài)，當(dāng)其固溶在金屬中時，對金屬導(dǎo)體的電導(dǎo)率降低作用更為明顯。阻礙電子運動或是增加電子波散射幾率都會導(dǎo)致電阻率增大，電導(dǎo)率降低。純鋁的基體為α-Al，存在Ti、V、Mn、Cr（微量）Fe、Si（主要）等雜質(zhì)元素，未加Te前，大部分雜質(zhì)以游離態(tài)溶于基體中。雖然鋁基體中Fe、Si的溶解度不大，但是對工業(yè)純鋁電阻率的影響卻不容小覷。據(jù)SEM、BSE、EDS及能譜分析等實驗發(fā)現(xiàn)，位于晶界處的片狀相為Fe-A1相，正面證實了將少量的Te加入純鋁中可以減少其基體上的雜質(zhì)相起到提純的作用。Te與Fe、Si元素交互作用較強，固溶于鋁中的Fe、Si容易與Te形成了穩(wěn)定的化合物，并在晶界處發(fā)生偏聚，原來固溶在鋁中的Fe、Si從固溶態(tài)變?yōu)槲龀鰬B(tài)，這將大幅度降低雜質(zhì)元素對鋁合金導(dǎo)電性能的影響，降低電阻率，從而提升鋁合金的導(dǎo)電性。我們發(fā)現(xiàn)，Te與固溶于鋁中的Fe、Si雜質(zhì)形成的金屬間化合物呈不定形片狀或魚骨骼狀沿晶界不連續(xù)分布，其定量分析可能Al12Fe3Si2Teo.1相。此外，Te還可以與鋁中的O元素發(fā)生交互作用，降低氣孔的生成率，減少缺陷，變相凈化了鋁基體，使電導(dǎo)率上升。所以，添加少量的Te有助于降低純鋁的電阻率。由于Te在鋁基體中固溶度非常小，晶格畸變程度小，因此添加少量Te時鋁合金的電阻率基本不發(fā)生變化。隨著wt%Te增加，晶粒更加細小，晶界增多，晶格畸變程度增大，增大了電子散射幾率，從而導(dǎo)致電阻率的增大。晶界引起的附加電阻率的增加程度遠小于鋁中的Fe、Si從固溶態(tài)變?yōu)槲龀鰬B(tài)減小的電阻率。隨著wt%Te的進一步增加，過量的Te與鋁基體形成金屬間化合物，這些化合物的導(dǎo)電率遠小于鋁基體的導(dǎo)電率，也就是說這些金屬間化合物的存在降低了有效的導(dǎo)電面積，使得合金的導(dǎo)電率下降。同時晶粒細化程度也在進一步提高，當(dāng)添加0.3wt%Te時，組織中等軸晶變的更加細小而均勻。此時在Al-Te合金中存在大量短而宅的晶界，阻礙電子運動，增加電子散射波的幾率，電阻上升，電導(dǎo)率下降。表4-1為各項數(shù)據(jù)匯總表表4-1不同Te含量對Al組織、力學(xué)性能及電導(dǎo)率的影響Alloygrainsize(μm)grain

degreea(?)σ(MPa)δ(%)HVIACS(%)Al2200-44.04855=AVERAGE(LEFT)61.3736.829.1=AVERAGE(LEFT)62.43Al-0.05Te35904.05288=AVERAGE(left)66.4237.536.1=AVERAGE(LEFT)63.20Al-0.1Te16824.05364=AVERAGE(left)67.3539.140.5=AVERAGE(LEFT)63.74Al-0.15Te1532.54.0541571.0541.245.864.04Al-0.2TeAl-0.25Te1471412.534.055614.05600=AVERAGE(left)62.65=AVERAGE(left)60.0527.222.649.755.5=AVERAGE(LEFT)60.34=AVERAGE(LEFT)59.72Al-0.3Te13634.0562157.5518.461.459.30

第4章結(jié)論本文以碲和工業(yè)純鋁為原料，分別配置碲含量為1#0.05%、2#0.10%、3#0.15%、4#0.20%、5#0.25%、6#0.30%、共6組鋁碲合金，同時在實驗中以工業(yè)純鋁作為單獨的一組對照，采用睿鴻HJ1光學(xué)顯微鏡（OM）觀察金相組織結(jié)構(gòu)；日立S-2500型掃描電子顯微鏡(SEM)觀察顯微組織；物相分析用到的設(shè)備有D8ADVANCE型X射線衍射儀(XRD)；力學(xué)性能測試用到了WOW-50E電子式萬能試驗機測試其抗拉強度；采用HVS-1000型顯微硬度計測量其表面硬度；導(dǎo)電率則使用7501A渦流電導(dǎo)儀進行測試。對不同成分Al-Te合金的一系列性能做了實驗，并對其微觀組織，力學(xué)性能，導(dǎo)電性進行了觀察和分析研究后得出了以下結(jié)論：（1）Te對Al-Te合金組織主要是起到了細化晶粒的作用，在工業(yè)純鋁中添加Te后，細化效果明顯，使晶粒尺寸直接從2200μm降到了359μm，隨著Te含量的逐漸增加，晶粒尺寸進一步降低，但降低速率放緩，細化效果減弱。（2）Al-Te合金的抗拉強度、伸長率以及導(dǎo)電率，都隨著Te含量的增加而增加，當(dāng)Te的添加量為0.15wt%時，該三項數(shù)據(jù)均達到峰值；隨著Te含量的進一步提高，該三項數(shù)據(jù)均呈下降趨勢，逐漸降低。說明少量Te的添加，能使工業(yè)純鋁的抗拉強度、伸長率以及導(dǎo)電率得到提高。（3）由硬度試驗表格可以看出，隨著Te含量的增加，Al-Te合金的硬度隨之增大。（4）Te的最佳添加量為0.15wt%，此時在提升Al-Te合金的抗拉強度達到71.05Mpa的同時其電導(dǎo)率也保持在65.50%IACS這一較高的數(shù)值。

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