混合稀土对架空导线用6101铝合金铸态组织的影响

铸态组织的影响

张瑞峰董亚光谭瑞赵红亮

(郑州大学材料科学与工程学院，河南郑州

450001)

摘要:6101铝合金以其优异的性能，广泛被用作为架空导线。基于此,探究混合稀土含量对6101铝合金铸 态显微组织的影响。结果表明：随着混合稀土含量从0增加至0.2%,铸态组织晶粒逐渐得到细化，添加0.2% 混合稀土的铸态组织平均晶粒尺寸为37.02|xm,比未添加时相比减小了 39.60%。

关键词：混合稀土; 6101铝合金;铸态组织；晶粒细化

中图分类号:

TG146.21

文献标识码:A

文章编号:1003-5168(2016)09-0124-02

Effect of Mischmetal on As-cast Microstructure of 6101 AluminumZhang Ruifeng Alloy in the Overhead Lines

Dong Yaguang Tan Rui Zhao Hongliang

(School of Materials Science and Engineering, Zhengzhou University, Zhengzhou Henan 450001)

Abstract： 6101 Aluminum alloy is widely used for overhead conductor due to its excellent properties. Based on this,

the effect of the content of mischmetal on as-cast microstructure was studied. The results showed that with a gradual increase in additive content of mischmetal from 0 to 0.2%, the grain of as-cast microstructure was also refined gradu­ally; The average grain size of as-cast microstructure of the alloy with 0.2% additive mischmetal was 37.02 |JLm, and decreased by 39.60% Keywordscompared with the alloy without the mischmetal added.： mischmetal;6101 Aluminum alloy;as-cast microstructure;grain refining

AAAC全铝合金导线因具有耗能低、弧垂特性好、耐

表1

6101铝合金锭的化学成分(wt.%)

腐Al蚀性优良且密度小等特点，进入了研究者的视野[1]。

-Mg-Si系铝合金中的6101铝合金相对于其他6xxx系

式样号

Mg

Si

FeBRE

其他

A1

铝合金，合金化程度较低[2]，耐腐蚀性良好、热膨胀特性 好，固溶处理和人工时效后强度提高的同时仍保持较高 10.380.350.120.080.0<0.1

的导电率，具有较长的使用寿命[3]，是制备中强AAAC全 2

0.380.35

0.120.080.1

<

0.1余量铝合金导线很好的潜在选择。

3

0.38

0.35

0.12

0.08

0.2

<0.1

余量

相关研究表明，适量稀土的添加对工业纯铝、6063、 6201等合金组织起晶粒细化和净化作用,从而有利于提 1材料与方法高其导电性能和力学性能。但是，混合稀土对架空导线 用6101铝合金组织的研究相对较少。本文着重在混合 1.1试验材料

稀土对6101铝合金铸态组织的影响上进行了研究，为 Al试验6101铝合金作为电缆材料的应用提供参考。

Fe所用6101铝合金的原材料为工业纯铝、纯Mg、

-20%中间合金、Al-12%Si中间合金、A1-1%B中间

收稿日期：2016-07-08

作者简介:张瑞峰(1993-),男，本科在读，研究方向:铝合金导线。

124 HENANKEJI-CHUANGXINQUDONG 2016.09

能源与化学

合金和A1-20%RE中间合金(见表1)。其中，混合稀土中

La的含量占40%，Ce占60%。

:禱顯I

1.2试验材料的制备

首先将试验原材料表面与浇铸模具用砂纸打磨，然 后放人干燥箱中在200°C进行干燥处理;预热后的浇铸模 具表面刷涂涂料（10%水玻璃+10%ZnO+80%水），以利于 (a)0

(b)0.1%

Is(c)0.2%

SiHi

铝合金锭的脱模;将纯铝加人预热到400°C的坩埚内，在 图1不同混合稀土含量的6101铝合金铸态组织

7.5kW井式电阻炉中加热至740°C，保温lh;待纯铝全部 熔化后进行搅拌和扒渣;依次加人AlAl-20%Fe中间合金、

6xxx系招合金主要是靠Mg2Si第二相进行强化。稀 -12%Si中间合金、纯Mg、Al-l%B中间合金，每次加人 土会与固溶于铝基体中的杂质元素反应形成高熔点稳 定化合物，并在晶界析出，钉扎晶界和位错。此外，化合 RE中间合金前都保温30min、搅拌和扒渣；加人的A1-20% 中间合金量分别为0、0.1%和0.2%，搅拌静置30min 物的形成能够导致溶质再分配，成分过冷增大，提高形 后，进行扒渣，通人高纯氩气精炼5min，然后在720°C时浇 核率；同时，稀土原子会造成熔体在凝固过程中，阻碍晶 注到预热到200°C的金属模具中铸成027mmX 100mm的

界长大，晶粒得到细化，这与图1中铸态组织的显微组 铝合金棒3

织结果一致。而且，La和Ce电负性较低，在铝基体中形 三组铝合金棒中，在距铸棒底部20mm处截取试样，

成置换式固溶体，能够填补合金相的表面缺陷，这进一 试样先用标号为100#-^200#^400#^600#^800#的水砂 步促进了晶粒细化。综上可知，混合稀土的添加促进了 纸依次进行打磨，打磨好的试样在金相抛光机上进行抛 晶粒细化。

光，抛光膏从粗到细逐级使用，再用1%HF水溶液对金相 3

结论

试样进行腐蚀lmin,随后用清水冲洗，并用酒精擦拭吹

干，最终在莱卡DM4000M金相显微镜下进行金相组织观 随着混合稀土含量的增加，6101铝合金铸态显微组 察和图像米集。利用Image J软件通过截点法进行合金 织晶粒逐渐得到细化。添加0.2%混合稀土的铸态组织 平均晶粒尺寸为37.02晶粒尺寸分析和测量。

|JLm，比未添加的相比减小了 39.60%。

2

结果与讨论

参考文献：

铸态组织晶粒的大小是加丁成形后获得细小晶粒的 基础。图1为混合稀土含量对6101铝合金铸态组织的影 [1 ] Laurino A, Andrieu E, Harouard J P, et al. Effect of corro­

sion on the fatigue life and fracture mechanisms of 6101 aluinum al­响。从3种合金显微组织中可以观察到均以等轴晶为 loy wires for car manufacturing applications [j].Materials & De­主，且含有一些树枝晶存在。图1 (a)为未添加混合稀土 sign, 2014 (53) ： 236-249.的铸态显微组织，晶体颗粒较大，平均晶粒尺寸约为 [2] 刘振兴，张新明，唐建国.6101铝合金时效过程中析61.29|JLm;图1(b)为添加了 0.1%混合稀土的铸态显微组 相对电阻率的影响[J].功能材料，2014(45): 119-123.

织，晶粒尺寸明显变小，平均晶粒尺寸约为47.16|xm;混 [3] Teng L, Qudong W, Yudong S, et al. Microstructure and 合稀土含量增加至0.2%，晶粒进一步得到细化，平均晶粒 Mechanical Properties of Overcast 6101-6101 Wrought Al Alloy 尺寸约为37.02|JLm，与未添加稀土时相比减小了约 Joint Squeeze Casting [j].Journal of Materials Science & Tech­39.60%，如图1(c)所示。

nology ,2016(4) .-298-304.

HEN ANICEJI • CHU ANGXINQUDONG 2016.09 125

出