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金属材料
Metal Materials
2016年第6
微量铜对8030电工圆铝杆组织性能的影响
刘宇,曾华荣,曾鹏,张迅
贵州电网有眼责任公司电力科学研究院,贵州贵阳550002
摘要:利用金相显微镜、担描电镜、导电仪等分析测试了添加不同含量的Cu元素对8030铝合金的显微组织及电
学性能等的影响。结果表明,Cu元素的加入能使铝合金的铸态组织明显细化,经过热挤压后合金组织为细小的等
轴晶,其上弥散分布着富Cu和Si的第二相。随着u元素的增加,合金抗拉强度提高,电导率下降。
关键词:铜8030铝合金组织性能
中图分类号:TG146.21
文献标识码:;A
文章编号:1002-6886(2016)06-0089-03
Effect of trace copper on microstructure and properties of 8030 electrical round aluminum rod
LIU Yu, ZENG Huarong, ZENG Peng, ZHANG Xun
Abstract The influence of different content of Cu element on the microstructure and electrical properties of 8030 aluminum
alloy were analyzed by metallurgical microscope, scanning electron microscope and electric conductivity meter. The results
show that the as-cast microstructure of Al alloy is obviously refined by the addition of Cu element. After hot extrusion, the
microstructure of the alloy is fine equal axial crystal, ispersing the second phase of the Cu and Si. With the increase of u
element content, the tensile strength of the alloy increases and the conductivity decreases
Keywords: copper, 8030 aluminum alloy, microstructure and properties
0引言
律,为开发研制新型高强度铝合金电工员杆做初步
探索。
近年来,为了满足电力和电器工业不断发展的
需要,国家对电工铝导体性能提出了更高的要求,絲1实验材料与方法
别是大跨度的输变电工程,不仅要求电工圆铝杆具
试验用原材料为8030铝合金基材,其成分如表
有良好的伸长率和导电性,而且要有较高的抗拉强1所示。利用7.5kW石墨坩埚电炉将8030铝棒熔
度。8030铝合金因良好的导电性能和力学性能化,待熔体温度加热至750℃后,充分搅拌并添加铝
等在电工行业具有良好的应用潜力,在电力接触线-铜中间合金,充分熔化后进行搅拌、除气、精炼、扒
和引线框架等领域应用广泛2?。影响铝合金导电渣等工序后,静置30min,浇注在d20mm的铸铁
性的因素很多,其中化学成分是影响铝导体导电性模中,铸锭重量大约为10kg。用金属型材挤压机
的最基本的因素。在生产过程中控制电工圆铝X]1800对铸锭进行挤压变形加工处理,挤压比为
杆的组织变化,对生产高质量的电工圆铝杆是至关15:1,挤压后得到8.5m的棒材。金相试样用水
重要的,尤其是导电性能优越的电工.铝杆,可大大砂纸磨平,再抛光,最后用 keller试剂进行腐蚀。利
降低电力输送、变配等过程中的损耗,提高能源使用用 Olympus-GX5I型光学显微镜和配有能谱仪的
效率。以8030铝合金的成分为基础,在铝合金熔Supa40型热场发射扫描电镜对实验合金进行显微
炼过程中添加不同含量Cu,于480℃挤压成8.5组织观察和微区成分分析。利用FD-101型数字
mm的铝合金圆杆,分析了Cu含量不同对8030铝涡流导电仪对挤压后的铝合金棒材进行电学性能测
合金的铸态组织、挤压态组织、电导率等的影响规试。
泥
Modern Machinery
Xiandai,lixie
表1
合金的化学成分(w/%)
2.2挤压态组织
Fe
Mg /I
B
图3为添加0.5%Cu的8030铝合金于480℃
0.10.3~0.80.15~0.30.050.050.001~0.04余量挤压成8.5mm的铝合金圆杆的金相组织及SEM
形貌。与图1及图2的铸态组织相比,挤压后铝合
2实验结果与分析
金圆杆的组织明显均匀化,呈细小的等轴晶,图中灰
2.1铸态组织
色区域为c(AI)基体、其上均匀分布有平均尺寸约
图1(a)为8030铝合金原始铸态组织,可以看为4um的白色第二相颗粒。合金经过挤压变形
出合金原始铸态组织晶粒粗大,其平均晶粒尺寸约后,与原始组织相比,挤压后的晶粒尽寸明显变小且
为125m,试样中的初生a(A)呈现发达的树枝品晶粒分布不均匀,平均晶粒尺す滅小为55p=m
形态,溶质原子在枝晶间富集,易被腐蚀而呈黑色。
图1(b)为添加0.5%Cu的铸态组织,可以看出,添
加0.5%Cu后,合金的初生(AI)仍然呈树枝晶形
态,但明显细化,平均晶粒尺寸约为48m,晶内还
出现颗粒状或短棒状第二相,既可起到弥散强化,还(a)铸态组织描图片(b)A元素分布(?)Ca元素分布
可减少对基体的割裂作用,提高铝合金的机械性
能。图2为添加0.5%Cu的铸态8030铝合金的
SEM形貌及元素的面分布结果。同时对图2(a)中
的对应点进行能谱測试,由图2(b)~(e)及表2可
知,晶界以及晶内的颗粒状的第二相均富含Cu、Si、
Fe元素,基体a(AI)中还固溶有部分Cu。有文献研
(d)Si元素分布(c)Fe元素分布
究表明?,合金在凝固时,稀土元素在铝合金中的
图2含0.5%Cu的8030铝合金铸态组织的SFM
溶解度很小,大部分富集在液相前沿,一方面与Fe、
形貌及面扫描结果
Si等杂质元素产生强烈的交互作用、減少其进入固
溶体的機率:另一方面能够起到阻得(A)长大的
作用,从而细化晶粒。而合金中加入适量Cu元素
后,合金的铸态组织能得到明显的细化和强化,大量
强化相的形成能够促进晶粒的细化”。
图3添加0.5%Cu的8030铝合金圆杆的
金相组织及SEM形貌
通常认为,AI合金由于层错能高,位错易于攀
移和交滑移,所以在变形过程中只发生动态回复而
(a)合全原始特态组织(b)合全加0.5常C的态组织不发生动态再结晶,但也有部分文献表明铝合金在
图18030铝合金铸态组织
挤压变形过程中存在动态再结晶。。本实验所用
表2合金铸态组织组成相的定点成分分析(w/%)的态铝合金经过48℃的挤压変形后,在冷至室
温的过程中将发生再结晶,最终获得细小等轴状
A
Fe
晶内点199
0.05
粒。同时,在此过程中,铸态组织中存在的第二相有
0.25
晶界点2