高硅稀土铝合金粉末导电性能表征

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1、三、有色金属粉末及制品179高硅稀土铝合金粉末导电性能表征安建军1'2严彪1’2王军1’2隋洪涛1-2程光1，2(1．上海市金属功能材料开发应用重点实验室，上海200092，中国)(2．同济大学材料科学与工程学院，上海200092，中国)摘要本文对快速凝固法制备的Al—Si一0．35RE合金进行不同时间的高能球磨和多道次的热挤压变形，实验通过XRD，SEM，ESEM以及TEM等材料表征手段观察显微组织，并对合金导电性能进行了深入研究。实验发现快速凝固法灿一si—O．35RE合金中有A1SiCe新相生成且大大提高硅铝舍金的导电率，并且舍金

2、经过一定时间高能球磨及多道次热挤压变形后，合金中各种组织晶粒细化，位错钉扎，AISiCe相形成网状结构，提高合金表面渗流效应，更有助于高硅铝合金导电率的进一步提高。关键词高能球磨。多道次热压。Al—Si一0．35RE合金1前言铜及铜合金因为其优良的导电性能，一直是制造导电材料的首选，但是随着全球铜资源量的急剧减少和日趋殆尽，铜的交易价格开始飞速上涨。根据最新资料显示，目前每吨铜的交易价格达到7000美元左右，如此高额的投资成本致使铜导线等产品的价格上涨，使得世界电力工作者清醒地认识到改善或者寻找一种新的电力输送用材的重要性和紧迫性。而且

3、铜价的飞涨，也使得国内外众多大中型制造加工企业，纷纷开始寻找铜及其合金的替代品。目前，为了适应电力和电器工业的发展，一些国家发展了一批具有某种特性的导电铝合金，如美国的5005合金，8076合金；瑞士的Ductalex合金；意大利的Alhoflex等。其中以日本在该领域的研究最为活跃，先后发展了高强度铝、超耐热铝等，但这些热点基本上集中于发展特殊用途的铝合金为目的。我国的铝土矿资源十分丰富，但是铝的品位过低，而且伴有大量的硅元素。依照传统工艺，长期以来为了满足工业生产和国民经济发展的需要，许多厂家不得不采用si含量较低的进口铝与国产铝混

4、掺的方法，将si含量降到0．08％以下再用。硼化处理除去进口铝中引入Ti、Cr、Mn等杂质元素。显然，这种做法既不经济也不合理⋯。本文所提方法可充分利用国产铝土矿的这一优势，在不降低硅含量的情况下，通过改变制备工艺和添加变质剂来细化晶粒尺寸，提高铝合金的导电性能(降低电阻率)，可相应减少能量损耗，改善电网的输送效率，使其满足电力工业的指标要求。作为一种新型的高性能铝合金(硅含量20％～50％)，高导电率高硅铝合金在物理和力学性能方面的优异性能日益显现。通过实验发现该类新型的高性能铝合金虽然硅含量较高，但是通过一定的先进制备工艺，特种元素

5、的添加，也可使此类材料的导电性能达到工业标准。另外此种高性能的铝硅合金的耐磨性比一般材料提高4～5倍。300。C下高温强度提高30％，膨胀系数小尺寸稳定性高。发现可提高导线寿命3—5倍。2实验方法2．1粉末制备为了进行雾化喷粉工作，实验室先配制名义成分分别为A1—10Si一0．35RE，A1—20Si一0．35RE和m一30Si一0．35RE(RE为富铈混合稀土，组成为：42．8％Ce，30．4％La等)的铝硅合金铸锭，具体成分见表1．2009全国粉末冶金学术会议表1试验用高硅稀土铝合金成分(质量分数％)试样名称siCuFeZnCeLa

6、AIAl—lOSi一0．35RE7．971．500．50O．230．40O．31其余AI一20Si一0．35RE’18．502．080．86O．530．47O．36其余A1—30Si一0．35RE28．541．900．45O．32其余原始铸锭在电阻坩埚炉中熔炼。稀土变质剂温度为750℃，保温40分钟。雾化喷粉实验在高真空高温喷射成形设备中进行，熔炼温度为1600～1700K，雾化气体为高纯氮气，采用双层非限制式气流雾化喷嘴，雾化喷嘴与沉积坯件接收系统配合方式为直喷斜拉，斜拉角度为370，偏心距为30mm，雾化距离为600—700mm，熔

7、体质量流率为6～8kg／min，雾化压力为0．6～0．7MPa，用氮化硅导流管，其出口孔径约为4．0mm。2．2粉末热压成型多道次热挤压实验在SYN一2000热压机中进行，热挤压实验模具材料为45钢，尺寸分别为40mmx40mm，40mm×60mm，40mm×80mm。将硅含量为10％、20％、30％的雾化粉末依次装入上述尺寸模具内，多次热压。垫片和压头均采用高强耐热钢，润滑剂为氮化硼，热压温度为300～310。C，热压强为400—600MPa，热压时间为2～3h。模具预热温度为250℃。2．3高能球磨实验粉末采用氮气雾化水冷设备，后续

8、的高能球磨设备采用行星式高能球磨机，转速600r／min，选用直径分别为10mm和5mm的不锈钢球，球料质量比为10：l，分别进行6h，12h，18h，24h四种球磨时间对粉末进行球磨，球磨机内添加适量的乙