Исследование и разработка технологии плавки и литья термостойкого алюминиевого сплава с добавкой циркония с целью получения слитков для электротехнического применения

• Автор: Прохоров, Алексей Юрьевич
• Шифр специальности: 05.16.04
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2011
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 120 с. : ил.

Введение.

1 .Обзор литературы.

1.1.Особенности влияние легирующих элементов на изменение удельного электрического сопротивления алюминиевых сплавов

1.3. Производство сли тков из проводниковых алюминиевых сплавов

1.4. Особенности взаимодействия переходных металлов с алюминиевыми сплавами

1.5. Двойная фазовая диаграмма системы Аг.

1.6. Особенности влияния циркония на структуру и упрочнение алюминия.

Выводы но обзору литературы

2. Материал и методики.

2.1 .Объекты исследования

2.2. Методики исследования.

2.2.1. Измерение удельного электросопротивления
2.2.2. Методика структурных исследований.
2.2.4.Растровая электронная микроскопия
2.2.5. Микрорентгеноспектральный анализ
2.2.6. Просвечивающая электронная микроскопия
2.2.7. Определение коэффициента термического расширения
2.2.8.Определение механических свойств.
3. Влияние концентрации циркония и температуры литья на формирования структуры слитка .
3.1.Структура и свойства проволоки сплавов А5Е и ДВЕ.
3.2. Структура и свойства проволоки Аг сплава зарубежного производства
3.3. Влияние концентрации циркония температуры литья и скорости охлаждения на формирование структуры слитков
4. Исследование параметров деформационнотермической обработки на механические свойства и электросопротивление М7л сплавов.
4.1. Исследование параметров деформационнотермической обработки на механические свойства и электросопротивление алюминия, легированного 0, Тх.
4.2.Исследование параметров деформационнотермической обработки на механические свойства и электросопротивление Аг сплавов.
4.3. Изучение микроструктуры и фазового состава сплавов системы А1Рег
4.3.1. Исследование влияния деформационнотермической обработки на удельное электрическое сопротивление сплавов системы АРеБ7г.
4.3.2. Исследование влияния деформационнотермической обработки на ирочностность сплавов системы А1РеЯ7г.
5. Оптимизация состава и технологических параметров для обеспечения наилучшего соотношения между прочностью, электросопротивлением и термостойкостью
6. Результаты опытнопромышленного опробования нового проводникового алюминиевого сплава АЦрЕ.
6.1 Проведение опытных плавок в условиях КУМЗ
6.2. Получение алюминиевой катанки.
6.1. Получение алюминиевой проволоки.
Выводы.
Список литературы


Установлено, что цирконий, входящий в алюминиевый твердый раствор, не ухудшает технологичность при холодной деформации в частности, прокатке и волочении по сравнению с нелегированным алюминием, что позволяет достигать высокой степени обжатия по крайней мере, до без промежу точ н ых отж и го в. Показано, что в деформированном состоянии без отжига прочность проволоки и листов почти не зависит от концентрации циркония. Существенная разница проявляется уже после 1часового отжига при 0 С. Это обусловлено сохранением нерекристал л изованной полигонизованной структуры за счет формирования наночастиц фазы Лз. Добавка циркония резко повышает электросопротивление в нагартованном состоянии по сравнению с техническим алюминием, однако последующий отжиг позволяет добиться его существенного снижения. Степень этого снижения определяется, прежде всего, концентрацией в А1, которая но расчету должна быть не более 0, , что согласно метастабильной диаграмме Аг требует окончательного отжига при С. Разработан низколегированный алюминиевый сплав АЦр1Е с добавкой циркония и технология получения из него проволоки, предназначенной для электротехнического применения, в частности, для изготовления термостойких проводов высоковольтных ЛЭП. Составлена и утверждена техническая документация а технические условия ТУ на состав б технологические инструкции ТИ на плавку, литье, термическодеформационную обработку, а также контроль качества. Из сплава АЦр1Е, который не имеет аналогов в РФ, была изготовлена опытная партия проводов АСТ 0, которые успешно прошли стендовые испытания на соответствие требованиям ГОСТ 9. Катанка из этого сплава была получена на ОАО Кирскабель из слитков, отлитых на ОАО КУМЗ. Особенности влияние легирующих элементов на изменение удельного электрического сопротивления алюминиевых сплавов. Значения электропроводности и удельного электросопротивления относятся к наиболее чувствительным свойствам алюминиевых сплавов. Все известные металлические легирующие добавки понижают элек тропроводность алюминия, притом в большей степени, если они входят в состав алюминиевого твердого раствора . При этом, по мере увеличения содержания легирующего элемента в алюминиевом твердом растворе происходи т быстрое повышение электросопротивления в отличие от медленного роста этой характеристики при концентрации выше предельной растворимости. В таблице 1. Р ,5 Ь рхв. СТ,. Ршб. Стп р, концентрация легирующего элемента в алюминиевом твердом растворе Ризб. С1Пг. Таблица 1. Элемент Предельная растворимость в алюминиевом твердом рстворе, масс. Ом мм, на 1 масс. В случае сложнолегированного алюминиевого твердого раствора изменение электросопротивления зависит от типа взаимодействия легирующих элементов. Если они образуют с алюминием твердый раствор, то их влияние на эту характеристику аддитивно 1,2. Сильно снижающие электропроводность хром, литий, марганец, цирконий, титан. Мало снижающие электропроводностькремний, цинк, медь, железо, серебро, висмут, церий, никель, сурьма, молибден. Элементы, занимающие промежуточное положение между первой и второй группой магний и вольфрам. Такое разделение можно считать условным, поскольку изменение состава фаз особенно алюминиевого твердого раствора, например, при термической обработке, будет приводить к изменению и значения удельного электросопротивления сплава. Так закалка обычно приводит к самому высокому уровню значений удельного электросопротивления сплава за счет фиксации большей части легирующих элементов в алюминиевом твердом растворе. При последующем старении, за счет распада пересыщенного алюминиевого твердого раствора, значения удельного электросопротивления будут снижаться . Проводниковые алюминиевые сплавы. Для производства изделий электротехнического назначения проводов, кабелей, шнуров, шин, труб, профилей и др. А1М сплавы типа АВЕ и зарубежный аналог АА 3,. Известны также проводниковые сплавы на основе других систем, среди них А1РЗМ сплав типа 7, А7г, А1Э1 и др. При относительно более высоких значениях удельного электросопротивления, эти сплавы используют при необходимости обеспечения более высокой прочности, теплопрочности, сопротивление ползучести и других специальных требований. Так сплав на основе системы А1РЗМ получил применение в авиации в качестве термостойкого провода бортпроводников.