铝合金导体及其连接端子的组织性能研究

摘要

近年来，我国电力工业发展迅猛，铝合金导体及其连接端子作为电线电缆的重要部件需要达到更为严苛的性能要求。本论文系统地研究了合金元素、拉拔处理、退火处理对8×××系铝合金组织性能的影响，并利用SEM、EBSD等微观表征技术研究了铝合金导体在不同加工工艺中的组织变化。在此基础上，选择性能优异的8×××系铝合金导体与T2铜复合，通过连续驱动摩擦焊制备出铜/铝过渡连接端子，探讨了摩擦时间及连接方式对其组织性能的影响。得到的主要结果如下：　　① 8×××系铝合金在保持传统纯铝导体优异导电性能的同时提高了其强度，挤压态合金电导率可达60.2%IACS，强度可达136 MPa，表现出很好的热稳定性， 275~375℃退火时其组织性能基本无变化。　　②8×××系铝合金在拉拔过程中产生明显的加工硬化，其硬度值由37 HV提高到60 HV。拉拔中间退火工艺可使合金在最终的退火处理后具有更为细小均匀的晶粒。　　③ 拉拔态8×××系铝合金在275~350℃下退火，随着退火时间延长其电导率升高，硬度降低且硬度残存率降低，上述性能在退火1.5 h均达到稳定值，退火温度的升高可加速这一过程。其中Al-0.8Fe-0.06Zr合金由于细小Al3Zr相的存在，晶粒细化，综合性能最佳，经300℃/1.5h退火处理其硬度保持45 HV，硬度残存率约为70%，导电率稳定在61.6%IACS。　　④ 优化选择Al-0.8Fe-0.06Zr与T2铜复合，采用连续驱动摩擦焊制备的连接端子，在其他影响因素一定的情况下，摩擦时间为3.5 s时，铜/铝合金过渡连接端子界面结合最为牢固。　　⑤ 连接端子采用A型连接方式（铜铝过渡在连接端子的脖子处）时，其界面呈平直中稍有曲折；而采用 B 型连接方式（铜铝过渡在连接端子的端部，界面摩擦焊后墩平变形）时，连接端子界面呈近锯齿状分布，增大了界面的扩散面积，且这种犬齿结合使得两侧结合更为紧密。

目录

1 绪论

1.1 引言

1.2 铝合金导体及其连接端子的研究进展

1.2.1铝合金导体材料的研究进展

1.2.2 连接端子的研究进展

1.3.1铝合金导体的生产工艺

1.3.1影响铝合金导体性能的因素

1.4.1 铜/铝焊接的特点

1.4.2 铜/铝焊接的方法

1.5.1 研究目的

1.5.2 研究内容

2 实验方案

2.1 研究路线

2.2 实验材料

2.3.1 拉拔

2.3.2 退火

2.3.3 连续驱动摩擦焊

2.4 分析方法

2.4.1 OM显微组织分析

2.4.2 SEM显微组织分析

2.4.3 EBSD显微组织分析

2.4.4 透射电镜分析

2.4.5 电导率的测量

2.4.6 硬度的测量

3 铝合金导体组织性能的研究

3.1 引言

3.2 合金成分设计

3.3.1 挤压态合金的性能

3.3.2 挤压态合金的组织

3.4 退火对挤压态合金组织性能的影响

3.4.1 挤压态合金退火后的性能

3.4.2 挤压态合金退火后的组织

3.5.1 拉拔对合金性能的影响

3.5.2 拉拔对合金组织的影响

3.6.1 退火对合金性能的影响

3.6.2 退火对合金组织的影响

3.7 本章小结

4 铜/铝合金连接端子组织性能的研究

4.1 引言

4.2 摩擦时间对连接端子的影响

4.2.1 摩擦时间对性能的影响

4.2.2 摩擦时间对组织的影响

4.3 连接方式对连接端子的影响

4.4 本章小结

5结论

参考文献

附录

A.作者在攻读学位期间发表的论文目录

B.学位论文数据集

致谢