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近年来我国电力、通讯等行业进入飞速发展时期,对导电用材料的需求量越来越多,铝合金导线具有价格低、强度高、较好的导电性及耐腐蚀性能等优点,其应用已得到迅猛增长。纯铝导线导电性好但强度较差,通过合金化能提高导线强度但降低其导电性。开发兼顾导电性与强度的铝合金材料是论文工作的重点。 本文在实验室通过树脂砂型铸造、多道次挤压及旋锻工艺来模拟工业生产工序,经过稀土优化和硼化处理后,研究单一合金元素Fe及Fe、Cu复合添加对稀土铝合金导体综合性能的影响,旨在开发一种高导建筑导线和高强高导架空导线。通过实验发现:(1)稀土铝合金中Fe元素极少量固溶于铝基体中,其余与铝基体生成细长条状的Al9Fe和Al3Fe等化合物,Fe元素的固溶引起晶格畸变引起电子散射,Al-Fe化合物减少自由电子的数量,这些都导致合金电阻增加。Fe的固溶强化和晶界处Al-Fe化合物阻碍位错运动提高其抗拉强度,降低合金塑性;(2) Cu元素的固溶度较高,能明显提高合金的抗拉强度,部分Fe、Cu与Al在晶界处生成Al3Fe、Al(Fe、Cu)等化合物导致应力集中,明显降低合金的塑性。Fe、Cu复合添加元素的合金化作用对电子散射的影响尤为强烈,其导电性能较差;(3)退火处理能降低并消除位错、空位和亚晶结构等缺陷,提高其导电性,随着退火时间的延长,合金中成分得到充分扩散,逐渐消除其加工硬化,获得细小的晶粒,提高导线的伸长率但降低其抗拉强度。 综合铝合金导线的导电性和机械性能考虑,高导建筑导线Al-Fe稀土铝合金最佳的配方为0.03％Ce,0.01%B,0.4%Fe,退火工艺为310℃+90min,此时导线的导电率为62.0%IACS,抗拉强度和伸长率分别为128.8MPa和19.2%;高强高导架空导线Al-Fe-Cu合金导线最佳的配方为0.03%Ce,0.01%B,0.45%Fe,0.16%Cu,退火工艺为310℃+30min,此时导线的导电率为60.8%IACS,抗拉强度和伸长率分别为156.1MPa和13.2%。以此指导大规模工业试验,铝合金导线工艺与性能为:当退火工艺为350℃+5h时,Al-Fe稀土铝合金导线的导电率、抗拉强度和伸长率分别为62.2%IACS、112.3MPa和18%;Al-Fe-Cu合金导线的导电率、抗拉强度和伸长率分别为60.9%IACS,158.6MPa和12.8%,符合使用要求。