稀土和U对工业纯铝性能的影响
来源:互联网 发布时间:2006/6/23 20:59:29

  随着计算机的发展,电脑运行速度不断提高,功能不断增强  提高和加强电脑散热速度是保证和稳定电脑运行的前提条件,研究和开发出新的电脑散热片材料则是首选途径,纯铝的导电、导热性仅次于银和铜的,但由于其强度不够,切削性不好,粘刀,难以加工成形,不能直接用来生产电脑散热片:本研究通过添加合金元素来改善工业纯铝性能的不足,提高其强度、改善其切削性能。根据金属导电理论可知,工业纯铝的导电性对杂质特别敏感,微量合  金元素的加入对其导电率影响很大,本文研究了RP(稀土)和工业纯铝性能的影响。

  1 试验材料及方法

  1.1  试验材料

  试验用铝牌号为1060,其成分如表1所示。由于 RE元素直接加入容易烧损,而CU元素与1060合金的熔点相差较大,熔体的成分不易控制,所以一般以中间合金的形式加入,为此必须配制中间合金。在配制中间合金时采取了一定的措施,即在混料时加了与铝料等量的玻璃态物质,开始加入2/3,铝熔化后再加1/3,同时迅速用石墨钟罩加入所需的物质并搅拌一定时间后浇铸成块备用。

  1.2  试验方法

  把一定比例的铝锭放入坩埚,加热升温熔化后,其他中间合金的加入顺序是熔点高的先放入,低的后加入。其中易燃烧的中间合金用铝箔包裹后加入,加入后搅拌均匀,保温后进行造渣处理。接着使熔体回升到熔炼温度,保温几分钟后去除表面浮杂物。最后浇铸成直径为80mm挤压铸锭。铸锭在箱式电阻炉中均匀化退火8h,用300MN立式挤压机挤压成40mmX10mm的铝排,然后将材料进行退火热处理,最后进行性能测试。

  在电子拉伸机上测试合金的抗拉强度,用7501涡流导电仪测定合金的电导率。

  2 试验结果分析与讨论

  2.1 RE及CU对工业纯铝力学性能的影响

  图1所示为CU加入量与合金抗拉强度的关系曲线。由图1可以看出:合金抗拉强度由于CU的加入而提高,随着含CU量的增加,强度不断增加,W(CU)=4。6%~5。3%时,具有最大强化效果。这是由于CU溶入到铝中后,以固溶态存在基体中,形成CUAL2难溶相,固溶的结果使铝的点阵发生很大畸变,产生a固溶体硬化效果,从而提高了合金的抗拉强度。

  图2为加入RE以及同时加入RE与CU元素时对合金强度的影响。从曲线可知,合金的强度随RE的含量增大而提高,但当加入量达到一定值后,强度有所下降:W(RE)=0。20%~0。30%范围较合适,抗拉强度最高达110N/mm²以上。这是因为RE具有以下作用;改善组织,与基体铝作用生成溶点高且不易分解的化合物REAL,高温下具有良好的稳定性;精炼和净化熔体;降低微量杂质元素的有害影响,特别是RE与FE、SI等元素作用。CU与稀土元素互配加入后,所得的合金强度得到很大提高。这是由于所形成的金属间化合物分布于晶间,合金在变形时,对晶界的滑移有一定的阻碍作用,随着晶间的这种金属间的化合物数量的增多,对晶间的封闭作用增大。因此在工业纯铝中同时加入CU与RE对强度有很大的提高,但加入量不能过高。

  2.2 RE及CU对工业纯铝导电性能的影响

  图3对合金电导率与CU元素加入量的关系曲线,图4所示为RE加入以及RE与CU同时加入对合金导电率的影响曲线。

  由图3、图4可以看出,随着合金元素的加入,导电充呈下降的趋势,单独加入CU后导电率下降较快,且导电率也很小。在工业纯铝中加入RE后,导电率下降较缓慢,特别是图4中RE与CU互配加入对导电率影响曲线有个峰值,这说明两者互配加入后对导电率较单独加入CU时有好的影响。上述结果是与金属导电理论相符的,即加入合金元素后产生的化合物引起的点陈静畸变和热振动点阵动畸变对电子造成散射,从而产生电阻,导致导电性能下降。工业纯铝1060加入RE后,导电率下降较缓慢,RE与CU互配加入后导电率下降缓慢,这与RE净化溶液,除气等作用分不开的。RE与CU互配加入后,可使部分CU从固溶态转变成析出态,从而对导电性有利。按照金属导电理论可知,杂质元素在金属中以固溶态存在时,对导体电阻率的增大作用远大于析出态的。因此,在RE和CU互配加入的工业纯铝的导电性能比单独加CU的有较显著提高。但RE对铝合金导电性能的影响还取决于RE的加入量,一方面,适量的RE可降低杂质在基体中的固溶度,提高导电率;另一方面,过量则在晶界形成RE元素的偏聚,此时它又成了新的杂质,试验证明:当W(RE)=0。15%~0。35%时,可获得良好的综合性能。

  3  结论

  1 CU加入到工业纯铝中,对其抗拉强度提高很明显,但<

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