電纜用鋁合金的試驗方法及分析手段

1、電纜用鋁合金的試驗方法及分析手段根拡電氣用退火及中溫回火8000系列鋁合金導線標傕規(guī)范n>Fe元素的質(zhì)量百分含it為0.30-0.8wt%fCu元素質(zhì)最百分含量O.I5Owt%SiQlwt%,因此設(shè)計如表2.1合金成分（表中1、2、3分別代表不同成分標號幾表2J合金元素名義慣妓百分含量元累123Fe030.450.65Cu0.150.150J5熔煉使用的原料為純鋁Z克，鐵含*101%的AbFc中何合金X克.銅含審20wt%的AbCu中間合金Y克。假設(shè)投入合金總1t2000g,那么需要的各原料的質(zhì)量計算公式：2000泊2000xBz«2000-X-Y（2）10%20%其中A、B分

2、別是FsCu元素的名義質(zhì)量百分含量.經(jīng)過熔煉鑄造.將鑄坯取兩頭和中間部位分別進行光譜分析，將三組成分結(jié)巣取平均值得到的實際成分于表22表Z2合金元索實際質(zhì)羞百分含K成分標號FeSiCuTiZnMgMn0.36O.«0.1520.0020.0070.0010.00620.5860.0630J5O0.00220.00810+00130.00730.7960.0610540.0020.00870.00070.01實際合金元素的質(zhì)lit百分含量與名文成分有一定差別。原因可能是加入的Al-Fe,Al-Cu合金的成分本身就有誤差：也可能在熔煉過程中便用的鐵質(zhì)工具引入一定量的雜質(zhì)；還可能是因為純鋁

3、錠中含有一定的鐵雜質(zhì)。合金原料、熔煉模具及熔煉前準備熔煉設(shè)備：圳竭電阻爐，型號S62-7.5-12；電阻爐溫度控制器，型號KSW-12-16,溫度誤差±20恒溫干燥箱，型號1C1A-3.熔煉所用原料：純度為99.98%的純鋁錠，F(xiàn)e元素含雖為10wt%的A】Fe中間合金，Cu元素含量20wt%的AbCu中間合金。熔煉鋁合金使用粘土堆覽，熔煉前需要做的準備工作如下：(1) 清理堆埸和使用工具，配制并涂刷涂料采用T3牌號涂料I冏，配比(重量比)為淸石粉2030%,水玻璃6%,水余量。(2) 將原料在砂輪機上打磨，去掉表面氧化皮和污染物，準確稱量。(3) 清理所使用的攪拌桿、扒渣桿、除氣桿

4、浸入金屬液部分、模具和粘土劃竭。將清理后的工具及模具放到2009恒溫爐中預熱，刷涂料.刷涂料的目的足防止工具被金屬液粘結(jié)，隔離工具與金屈液，防止雜質(zhì)的引入.合金熔煉工藝根據(jù)本試驗研究的鋁合金特點，確定如下熔煉工藝：(1剛刷過涂料的工具放入200C恒溫箱中烘干，以防止工具使用過程中將水份帶入金屬中產(chǎn)生氫,以及造成金屬液體的飛濺。(2) 先將原料放入200C恒溫笛中除濕30分鐘.將粘土堆堰放入爐中升溫，溫度達到800t后，將去水份的鋁錠放入劃堺中熔化.(3) 待鋁錠全部熔化后，加中間合金。扒去鋁液表面浮渣，將A】Fe中間合金加入鋁液，保溫20分鐘，降溫至7IO*C再加入AU?u中間合金.保溫約20

5、min.先加Al-Fe中間合金是為了避免先加AbCu中間合金造成銅揮發(fā).(4待中間合金全部熔化，進行精煉.將合金液從爐子中取出，使用氮氣除氣3分鐘，再將合金液放入爐子中，710t保溫10分鐘，攪拌(控制時間1分鐘內(nèi))，扒渣，進行澆注.澆注完成需要對鑄坯進行檢測：成分檢測(光譜分析)；組織檢査：檢査內(nèi)部是否有裂縫、夾雜、氣眼，觀察鑄態(tài)組織是否均勻；表血檢査：表面形狀、縮陷、氣孔、氧化物夾雜和表面裂紋檢査。2.23合金的擠壓工藝采用800噸臥式正擠壓機，擠壓簡直徑為0>60mm,坯料尺寸<D56xll0mm,做粗系數(shù)1.03鑄錠直徑為0)68mm,將鑄錠車去表面和兩頭氧化皮得直徑056

6、mm,模具尺寸30mm,擠壓比31.36,擠壓變形率是96,81%.擠壓溫度和速度設(shè)置為：坯料預熱溫度400C,擠壓筒溫度440C,擠壓速度23m/min合金的冷拔工藝采用傳統(tǒng)拉拔機，將擠壓后的直徑是010mm的擠制品，冷拔到克徑02.5mm,拉拔變形率是93.75%,拉拔速度4m/min.各道次加工變形量如表2.3所示.表2.3各道次加工變形量在冷拉過程中，為了證明不同冷拉變形量和熱處理工藝對合金組織利性能的彩響，選擇不同的加工工藝。冷拉分為三種情況：不作任何處理直接冷拉到繪終尺寸：在直徑0>4.5mm時150*C中間退火/I小時處理，然后冷拉至最終尺寸；在直徑e45mm時350X?中

7、間快速退火，然后冷拉至最終尺寸.道次拉曲宜徑e/mm拉后直徑e/mm延伸系數(shù)1109.01.2329.07.01.6537.06.51.1646.55.71.355.75.41.1165.45.21.0875.24.51.3484.54.01.2794.03.61.23103.63.151.3111352.81.27122.82.51.2523合金熱處理工藝設(shè)計(1)鋁合金鑄坯存在成分不均勻現(xiàn)象，采用均勻化熱處理，分別選擇不同均勻化溫度在不同時間下固溶處理，然后水冷.（2）經(jīng)過冷拔加工后的導線進行退火處理和淬火、時效處理退火工藝選擇為：分別選擇不同的溫度、不同的保溫時間和不同的冷卻方式進行退火

8、處理，測試導線的電導率和機械性能；淬火和時效工藝為：導線在某淬火溫度和保溫時間下處理，然后水冷，之后進行某溫度和時間的時效處理。2.4分析方法金相試樣的制備1、金相試樣的制備過程如圖2.2所示.圖2.1金相試樣的制備過思取樣：將鑄態(tài)合金制成lOmmxlOmmxlOmin的試樣，將導線截成長度合適的試樣并彎成90°直角便于鑲樣。鑲樣：將截好的導線至于塑料管中，用牙托粉和牙托水鑲嵌.研磨：待鑲好的試樣晾干后，依次在150#、400#、600#、800”、1000#的水砂紙上磨樣。機械拋光：將磨好的試樣在金相試樣拋光機（型號PG1A）上進行拋光，直至拋光面如鏡面一樣光亮為止電解拋光：進行機

9、械拋光后的試樣做陽極、不銹鋼板做陰極進行電解拋光.電解拋光參數(shù)：拋光液為高氯酸（HCIOJ：乙醇（C2H5OH）=1:9（按體積分數(shù)），時間1020s,電壓為2022V,溫度2030£陽極制膜：電解拋光后的試樣做陽極、不銹鋼板做陰極進行陽極制膜.制膜參數(shù)：制膜液為硫酸(H2SO4)：磷酸(H3PO4)：水(H2O)=38：43:19(按體枳分數(shù)),時間150180s,電壓2426V,溫度203(TC2、腐蝕劑的配制氫氟酸水溶液：卷氟酸(HF):水(H20hl:4(按體積比)。將20ml氫氣酸加入80ml蒸水中，混合均勻后倒入塑料瓶中儲存.此腐蝕劑用來腐蝕加工態(tài)的導線，腐蝕時間1015

10、恥混合酸腐蝕劑：氫氛酸(HF):鹽酸(HC1):硝酸(HNOj):水(出0戶2:3:5:190(按體積比)，此腐蝕劑用來腐蝕國外合格導線試樣，腐蝕時間13min金相顯微組織分析利用OlympsH2-UMA光學顯微鏡對鋁合金鑄態(tài)組織、熱處理后的試樣和進口的導線金相試樣進行觀察，并拍照.243XRD相組成分析采用PhlipisPWI700型X射線衍射儀(XRD,X-rayDiffraction)對鋁合金鑄坯、均勻化后的試樣、熱處理后的試樣和進口的試樣進行物相鑒定.試驗條件為：CuKa耙，工作電壓為40Kv,工作電流為40mA,起始角10°,終止角90*,步寬0.02°,波長1.

11、5406nm.2.4.4 SEM顯微組織分析利用Philips-Quanta-200型掃描電鏡(SEM,ScanningElectronMicroscope)二次電子和背散射像對均勻化試樣、熱處理后的試樣和進口的試樣的組織形貌進行分析，并拍攝組織照片.2.4.5 EDS化學成分分析利用EDAX能i8儀(EDS,EnergyDispersiveSpectrometer)對均勻化試樣、熱處理后的試樣和進口的試樣進行成分分析。2.5性能測試電導率的測雖(2.2)(23)采用QJ57型直流雙臂電橋，對鋁合金導線進行電導率測量。電導率公式為：P=SpR其中S是導線橫截面積，R是導線實測電阻，p是校正溫度系數(shù)。2(rc時溫度校正系數(shù)："K(T)=%+oQ04O3(T-20)國際標準%IACSE=p